CN208112526U - 一种大功率热电发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的一种大功率热电发电装置包括水冷板、热电器件和热液通道；所述水冷板、热电器件和热液通道分别具备多层，以每层所述水冷板与所述热液通道之间夹持一层所述热电器件的形式排列；且所述热电器件直接焊接在所述水冷板上形成一体化模块。本实用新型结构紧凑，能够适合大功率热电发电。

Description

一种大功率热电发电装置

技术领域

本实用新型涉及热电转换技术领域，具体地，提供了一种大功率热电发电装置。

背景技术

热电转换技术是利用半导体材料直接将热能与电能进行转换的技术，是一种环境友好型能量转换技术，具有体积小、重量轻、无机械传动部分的优势，在航空航天电源、废热回收发电、热电冰箱和超导电子仪等诸多方面都拥有广阔的应用前景。

目前热电发电装置的发电功率普遍在几瓦至数千瓦不等，根据不同用途而定。应用于空间探测的同位素温差发电器（RTG）功率为百瓦级，一般为圆筒状辐射分布结构；应用于汽车尾气余热发电的热电发电器功率为1千瓦左右，其结构也是圆筒状；应用于钢铁企业轧钢线上的热电发电系统目前有报道的最大功率是日本东日本钢铁公司的10千瓦示范发电系统，其结构是平板式，需占用较大空间。

随着应用领域的拓展，在特定条件下需要更大发电功率且结构紧凑占用空间小的热电发电装置，例如采用核反应堆作为热源，要求无机械传动部分的发电装置，热电转换技术即成为首选。当前，尚无达到兆瓦级的热电发电装置，因此急需发展一种结构紧凑的大功率热电发电装置。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种结构紧凑、适合大功率热电发电的大功率热电发电装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的大功率热电发电装置包括水冷板、热电器件和热液通道；所述水冷板、热电器件和热液通道分别具备多层，以每层所述水冷板与所述热液通道之间夹持一层所述热电器件的形式排列；且所述热电器件直接焊接在所述水冷板上形成一体化模块。

根据本实用新型，各层水冷板、热电器件和热液通道间隔排布，这样排布设计结构紧凑，空间利用率高，可以提高装置单位空间的发电功率，适合特定条件下热电大功率发电，例如，空间核反应堆热电发电、深海核反应堆热电发电。进一步地，热电器件直接焊接在水冷板上形成一体化模块，降低了热电器件与水冷板之间的热阻，提高了装置的热电转换效率。而且热电器件与水冷板一体化模块的结构，也提高了装置集成度和可靠性，一体化模块可直接相对于热液通道进行安装和替换操作，便于装置的安装与维修。

优选地，本实用新型中，水冷板中的冷却水与热液通道中的热液的流向相反。

借助于此，能够有利于热电器件两端维持恒定温差，热场分布均匀。

优选地，本实用新型中，热液的材料可以是水、有机液体或液态合金。

优选地，本实用新型中，该大功率热电发电装置还可包括与所述水冷板的两端分别连通以供给和排出冷却水的进水口和出水口；以及与所述热液通道的两端分别连通以供给和排出热液的热液入口和热液出口。

附图说明

图1是示出了本实用新型一实施形态的大功率热电发电装置的结构示意图；

附图标记：

1 水冷板

2 热电器件

3 热液通道

4 进水口

5 热液入口

6出水口

7热液出口。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施方式进一步阐述本实用新型，应理解，下述实施方式仅用于说明本实用新型，而非限制本实用新型。

针对目前尚无达到兆瓦级的热电发电装置的问题，本实用新型提供了一种结构紧凑、适合大功率热电发电的大功率热电发电装置。该大功率热电发电装置包括：水冷板、热电器件和热液通道；所述热电器件位于所述水冷板和所述热液通道之间；所述热电器件直接焊接在所述水冷板上形成一体化模块。

图1示出了本实用新型一实施形态的大功率热电发电装置。如图1所示，本实施形态的大功率热电发电装置包括水冷板1、热电器件2和热液通道3，热电器件2位于水冷板1和热液通道3之间。水冷板1、热电器件2和热液通道3可各自具备多层，例如，图1示出了多层水冷板1、热电器件2和热液通道3，各层水冷板1、热电器件2和热液通道3，以每层水冷板1与热液通道3之间夹持一层热电器件2的形式，间隔排布。

此外，热电器件2直接焊接在水冷板1上形成一体化模块。且，热电器件2与水冷板1之间的界面热阻低。热电器件2直接焊接在水冷板1上形成一体化模块，降低了热电器件2与水冷板1之间的热阻，提高了装置的热电转换效率。而且热电器件2与水冷板1一体化模块的结构，也提高了装置集成度和可靠性，一体化模块可直接相对于热液通道3进行安装和替换操作，便于装置的安装与维修。

另外，本实施形态中，热电器件2可由N型、P型器件和陶瓷板组成，陶瓷板表面可覆铜。热液通道3之间的间隔距离均匀，热电器件2与水冷板1组成的一体化模块可直接插入两热液通道3之间。

另外，水冷板1中的冷却水与热液通道3中的热液的流向相反，以此能够有利于热电器件两端维持恒定温差，热场分布均匀。

还如图1所示，本实施形态的大功率热电发电装置还可包括与水冷板1的两端分别连通以供给和排出冷却水的进水口4和出水口6；以及与热液通道3的两端分别连通以供给和排出热液的热液入口5和热液出口7。具体地，本实施形态中，从进水口4供给的冷却水可通过多个歧管分别供给至各层水冷板1，且从各层水冷板1排出的冷却水经多个歧管汇集后从出水口4排出。同样，从热液入口供给的热液可通过多个歧管分别供给至各层热液通道3，且从各层热液通道3排出的热液经多个歧管汇集后从热液出口7排出。

本实施形态中，冷却水的进水口4可与热液出口7位于同侧，冷却水的出水口6可与热液入口5位于同侧，以此实现水冷板1中的冷却水与热液通道3中的热液的流向相反。但本实用新型不限于此，只要是能够实现水冷板1中的冷却水与热液通道3中的热液的流向相反的任意结构均可采用。此外，本实施形态中，热液的材料可以是水、有机液体或液态合金。

具体地，本实施形态的大功率热电发电装置工作时，冷却水从进水口4进入水冷板1，与热电器件2的低温端进行热交换后再由出水口6流出，热液从另一个方向由热液入口5进入热液通道3，与热电器件2的高温端进行热交换后再由热液出口7流出，这样在热电器件2的两端形成温差，实现热电转换。水冷板1中的冷却水与热液通道3中的热液的流向相反，可使热电器件两端维持恒定温差，各个热电器件2的发电输出稳定。

在不脱离本实用新型的基本特征的宗旨下，本实用新型可体现为多种形式，因此本实用新型中的实施形态是用于说明而非限制，由于本实用新型的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书。

Claims (4)

1.一种大功率热电发电装置，其特征在于，包括：水冷板、热电器件和热液通道；所述水冷板、热电器件和热液通道分别具备多层，以每层所述水冷板与所述热液通道之间夹持一层所述热电器件的形式排列；且所述热电器件直接焊接在所述水冷板上形成一体化模块。

2.根据权利要求1所述的大功率热电发电装置，其特征在于，所述水冷板中的冷却水与所述热液通道中的热液的流向相反。

3.根据权利要求2所述的大功率热电发电装置，其特征在于，所述热液的材料是水、有机液体或液态合金。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的大功率热电发电装置，其特征在于，还包括与所述水冷板的两端分别连通以供给和排出冷却水的进水口和出水口；以及与所述热液通道的两端分别连通以供给和排出热液的热液入口和热液出口。