RU162936U1 - THERMOELECTRIC GENERATOR HOUSEHOLD WITH LIQUID COOLING - Google Patents
THERMOELECTRIC GENERATOR HOUSEHOLD WITH LIQUID COOLING Download PDFInfo
- Publication number
- RU162936U1 RU162936U1 RU2015152883/28U RU2015152883U RU162936U1 RU 162936 U1 RU162936 U1 RU 162936U1 RU 2015152883/28 U RU2015152883/28 U RU 2015152883/28U RU 2015152883 U RU2015152883 U RU 2015152883U RU 162936 U1 RU162936 U1 RU 162936U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- heat exchanger
- cooling
- hot
- generator
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000565 sealant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 claims abstract 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 claims description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004590 silicone sealant Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
- H10N10/13—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the heat-exchanging means at the junction
Landscapes
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
1. Термоэлектрический генератор бытовой с жидкостным охлаждением, включающий охлаждающий теплообменник, выполненный в виде сосуда для охлаждающего агента, горячий теплообменник, размещенный между ними термоэлектрический генераторный модуль, имеющий «горячие» и «холодные» горизонтальные поверхности, и токоотводы, отличающийся тем, что горячий теплообменник выполнен в виде полой емкости, обращенной дном к дну сосуда для охлаждающего агента охлаждающего теплообменника, горизонтальные «горячие» и «холодные» поверхности термоэлектрического генераторного модуля снабжены слоем теплопроводящей пасты, а участки дна емкости горячего теплообменника и дна сосуда охлаждающего теплообменника, свободные от наличия поверхностей указанного модуля, снабжены слоем термостойкого силиконового клея-герметика, причем боковые стенки емкости и сосуда покрыты теплоизолирующим материалом, при этом генератор дополнительно содержит защитный раструб в форме усеченного полого конуса, обращенного стороной нижнего основания с большим диаметром в сторону охлаждающего теплообменника, который стороной верхнего основания с меньшим диаметром закреплен в зоне размещения термоэлектрического генераторного модуля у дна охлаждающего сосуда, причем высота указанного конуса составляет величину 80% высоты боковой стенки сосуда, а соотношение его малого диаметра к большому составляет 1:1,2 соответственно.2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что усеченный полый конус выполнен в виде набора трапециевидных лепестков, закрепленных одной стороной в зоне установки термоэлектрического генераторного модуля и выполненных с возможностью «зонтичного» раскры1. Thermoelectric generator household with liquid cooling, including a cooling heat exchanger, made in the form of a vessel for a cooling agent, a hot heat exchanger, a thermoelectric generator module located between them having “hot” and “cold” horizontal surfaces, and down conductors, characterized in that hot the heat exchanger is made in the form of a hollow tank, bottom facing the bottom of the vessel for the cooling agent of the cooling heat exchanger, horizontal “hot” and “cold” surfaces of thermoelectric The generator module is provided with a layer of heat-conducting paste, and the areas of the bottom of the tank of the hot heat exchanger and the bottom of the vessel of the cooling heat exchanger, free from the surfaces of the specified module, are equipped with a layer of heat-resistant silicone adhesive-sealant, and the side walls of the vessel and the vessel are covered with heat-insulating material, while the generator additionally contains protective bell in the form of a truncated hollow cone facing the lower base with a large diameter towards the cooling heat exchanger, cat ing the upper base side with a smaller diameter is secured in the zone of the thermoelectric generator module at the bottom of the cooling vessel, wherein the height of said cone amounts to 80% of the height of the side wall of the vessel, and the ratio of its small diameter to large amounts to 1: 1.2 sootvetstvenno.2. The generator according to claim 1, characterized in that the truncated hollow cone is made in the form of a set of trapezoidal petals fixed by one side in the installation zone of the thermoelectric generator module and made with the possibility of an “umbrella” opening
Description
Полезная модель относится к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, а именно к конструкции термоэлектрического генератора бытового, используемого в качестве автономного источника электрической энергии, способного стабильно работать на различных видах топлива (газообразное, жидкое, твердое) при утилизации тепловой энергии. Этот генератор может служить автономным источником электрической энергии для питания маломощных радиоэлектронных и электрических устройств, в том числе, в походных условиях и при чрезвычайных ситуациях.The utility model relates to the field of direct conversion of thermal energy into electrical energy, namely, to the design of a household thermoelectric generator used as an autonomous source of electric energy, capable of stably operating on various types of fuel (gaseous, liquid, solid) during heat energy utilization. This generator can serve as an autonomous source of electrical energy for powering low-power electronic and electrical devices, including in traveling conditions and in emergency situations.
Известен термоэлектрический генератор, содержащий камеру сгорания топлива, теплоприемник с размещенными на нем термобатареями, к которым примыкают основания теплообменников (см. патент РФ №2166223). Однако известная конструкция термогенератора не обеспечивает требуемую эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую из-за значительных тепловых потерь в контактах между теплоприемником и термобатареями, а также между последними и теплообменниками, что обусловлено конструктивными недостатками известной конструкции, не обеспечивающей требуемое по величине и стабильное по времени усилие поджима термобатарей к теплообменнику и теплоприемнику.Known thermoelectric generator containing a combustion chamber of fuel, a heat receiver with heat batteries placed on it, to which the bases of heat exchangers are adjacent (see RF patent No. 2166223). However, the known design of the thermogenerator does not provide the required efficiency of converting thermal energy into electrical energy due to significant heat losses in the contacts between the heat receiver and the thermopile, as well as between the latter and the heat exchangers, which is due to structural disadvantages of the known design that does not provide the required value and time-stable force pressing the thermal batteries to the heat exchanger and heat receiver.
Также известен блок питания (генератор), работающий на тепловой энергии сгорающего топлива и охлаждаемый водой [Зорин И.В., Зорина З.Я. Термоэлектрические холодильники и генераторы. Л.: "Энергия", 1973, с. 48.]. Данный блок питания состоит из емкости с водой, в дно которой вмонтированы генераторные термоэлектрические модули. Недостатком такого блока питания является низкий коэффициент полезного действия и, следовательно, низкая эффективность работы.Also known is a power supply unit (generator) operating on the heat energy of burning fuel and cooled by water [Zorin I.V., Zorina Z.Ya. Thermoelectric refrigerators and generators. L .: "Energy", 1973, p. 48.]. This power supply unit consists of a tank with water, in the bottom of which thermoelectric generator modules are mounted. The disadvantage of this power supply is a low efficiency and, therefore, low efficiency.
Из источников информации, приведенных в интернете, также известен ряд термоэлектрических генераторов (1.htm; ehlement_pelte_on_zhe_termoehlektricheskij_modul.html). Конструктивно указанный известный генератор выполнен в виде емкости, заполненной охлаждающей жидкостью - водой, в донной части которой установлены генераторные модули. Указанный генератор имеет также токосъемную колодку. Необходимый для работы известного генератора перепад температур достигается при разогреве емкости, например, пламенем костра. Вода, нагреваемая внутри емкости, может идти на приготовление пищи или на другие цели. Но главная цель данного генератора - использование в глухих, труднодоступных местах для подзарядки элементов питания индивидуальных средств связи и навигации, освещения и т.п. Он незаменим для охотников, туристов, моряков, сотрудников спасательных и специальных служб, вынужденных долгое время находится вдали от источников центрального энергоснабжения.A number of thermoelectric generators (1.htm; ehlement_pelte_on_zhe_termoehlektricheskij_modul.html) are also known from information sources provided on the Internet. Structurally, the specified known generator is made in the form of a tank filled with coolant - water, in the bottom of which generator modules are installed. The specified generator also has a current collector block. The temperature difference necessary for the operation of the known generator is achieved when the vessel is heated, for example, with a fire flame. Water heated inside the tank can be used for cooking or other purposes. But the main goal of this generator is to use in remote, inaccessible places for recharging the batteries individual means of communication and navigation, lighting, etc. It is indispensable for hunters, tourists, sailors, employees of rescue and special services, forced to stay away from sources of central energy for a long time.
Однако этот известный термоэлектрический генератор имеет низкую эффективность, поскольку генераторный модуль в нем непосредственно соединен по всему периметру двумя параллельными металлическими стенками с днищем охлаждающего сосуда, что приводит к значительным перетечкам тепла к этому сосуду помимо термоэлектрических батарей, а значит - к снижению разности температур между горячей и холодной поверхностью генераторного модуля. Это приводит к снижению КПД (коэффициента полезного действия).However, this known thermoelectric generator has low efficiency, since the generator module in it is directly connected around the entire perimeter by two parallel metal walls to the bottom of the cooling vessel, which leads to significant heat leakage to this vessel in addition to thermoelectric batteries, and therefore to a decrease in the temperature difference between hot and the cold surface of the generator module. This leads to a decrease in efficiency (efficiency).
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является термоэлектрический генератор бытовой с жидкостным охлаждением (Патент РФ №15813), содержащий соосно расположенные охлаждающий теплообменник, выполненный в виде сосуда для жидкости с утолщенным днищем, и "горячий" теплообменник, выполненный в виде массивной плиты, снабженной цилиндрической оболочкой, выступающей за пределы верхнего торца плиты, термоэлектрические батареи, расположенные между днищем охлаждающего теплообменника и плитой "горячего" теплообменника и отделенные от них электроизоляционными слоями, элементы прижима теплообменников к термоэлектрическим батареям, каждый из которых выполнен в виде пластинчатой пружины изгиба, прикрепленной винтами к днищу охлаждающего теплообменника и соединенной с "горячим" теплообменником болтами, и токосъемную колодку, при этом высота цилиндрической оболочки выбрана равной не менее суммы толщин двух электроизоляционных слоев, пластинчатой пружины изгиба и высоты термоэлектрической батареи, в днище охлаждающего теплообменника выполнена кольцевая канавка с диаметром, равным диаметру цилиндрической оболочки, при этом в канавку помещена П-образная оболочка из теплоизолирующего материала, и ширина канавки превышает толщину стенки оболочки, а пластинчатые пружины изгиба выполнены непересекающимися.Closest to the proposed utility model is a thermoelectric household generator with liquid cooling (RF Patent No. 15813), containing coaxially arranged cooling heat exchanger, made in the form of a vessel for liquid with a thickened bottom, and a "hot" heat exchanger, made in the form of a massive plate equipped with a cylindrical a shell protruding beyond the upper end of the plate, thermoelectric batteries located between the bottom of the cooling heat exchanger and the plate of the "hot" heat exchanger and separated from electrical insulating layers, clamp elements of heat exchangers to thermoelectric batteries, each of which is made in the form of a leaf bend spring, screwed to the bottom of the cooling heat exchanger and connected to the “hot” heat exchanger by bolts, and a slip ring, while the height of the cylindrical shell is chosen equal to not less than the sum of the thicknesses two electrical insulating layers, a leaf spring of a bend and the height of the thermoelectric battery, in the bottom of the cooling heat exchanger an annular groove with a diameter of rum equal to the diameter of the cylindrical shell, while a U-shaped shell of heat-insulating material is placed in the groove, and the width of the groove exceeds the thickness of the shell wall, and the leaf bending springs are made disjoint.
Недостатком указанного известного генератора является сложность конструкции, а также относительно высокая температура "холодного" поверхности термоэлектрической батареи, получаемая в процессе работы, и снижение в связи с этим КПД и электрической мощности. Это обусловлено тем, что тепловой поток, посредством которого нагревается плита «горячего» теплообменника и далее - горячая поверхность термоэлектрической батареи, будет нагревать и часть дна и стенки сосуда «охлаждающего» теплообменника, т.к. между экраном, которым снабжена плита «горячего» теплообменника и дном сосуда имеется зазор, куда и будет устремляться поток горячего воздуха, нагревая стенки сосуда. В результате и будет повышаться температура "холодного" поверхности термоэлектрической батареи, а значит, уменьшится разность температур между холодной и горячей поверхностями термоэлектрической батареи, что и приведет к снижению КПД (http://kryothermtec.com/assets/dir2attz/article.pdf «Разработка термоэлектрических систем охлаждения и термостатирования с помощью компьютерной программы KRYOTHERM»).The disadvantage of this known generator is the design complexity, as well as the relatively high temperature of the "cold" surface of the thermoelectric battery obtained in the process, and the reduction in this regard of efficiency and electric power. This is due to the fact that the heat flux through which the plate of the “hot” heat exchanger is heated and then the hot surface of the thermoelectric battery will heat both the part of the bottom and the walls of the vessel of the “cooling” heat exchanger, because between the screen, which is equipped with a plate of "hot" heat exchanger and the bottom of the vessel there is a gap, where the flow of hot air will rush, heating the walls of the vessel. As a result, the temperature of the “cold” surface of the thermoelectric battery will increase, which means that the temperature difference between the cold and hot surfaces of the thermoelectric battery will decrease, which will lead to a decrease in efficiency (http://kryothermtec.com/assets/dir2attz/article.pdf “ Development of thermoelectric cooling and temperature control systems using the KRYOTHERM computer program ”).
Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в достижении достаточной эффективности и коэффициенте полезного действия (КПД) бытового генератора для питания маломощных радиоэлектронных и электрических устройств, за счет снижения влияния теплового потока на нагрев стенок охлаждающего теплообменника.The technical result achieved by the proposed utility model is to achieve sufficient efficiency and efficiency (efficiency) of a household generator to power low-power electronic and electrical devices by reducing the influence of heat flow on the heating of the walls of the cooling heat exchanger.
Дополнительным результатом является упрощение конструкции.An additional result is a simplified design.
Поставленный технический результат достигается предлагаемым термоэлектрическим генератором бытовым с жидкостным охлаждением, включающим охлаждающий теплообменник, выполненный в виде сосуда для охлаждающего агента, горячий теплообменник, размещенный между ними термоэлектрический генераторный модуль, имеющий «горячие» и «холодные» горизонтальные поверхности, и токоотводы, при этом новым является то, что горячий теплообменник выполнен в виде полой емкости, обращенной дном к дну сосуда для охлаждающего агента охлаждающего теплообменника, горизонтальные «горячие» и «холодные» поверхности термоэлектрического генераторного модуля снабжены слоем теплопроводящей пасты, а участки дна емкости горячего теплообменника и дна сосуда охлаждающего теплообменника, свободные от наличия поверхностей указанного модуля, снабжены слоем термостойкого силиконового клея-герметика, причем боковые стенки емкости и сосуда покрыты теплоизолирующим материалом, при этом генератор дополнительно содержит защитный раструб в форме усеченного полого конуса, обращенного стороной нижнего основания с большим диаметром в сторону охлаждающего теплообменника, и который стороной верхнего основания с меньшим диаметром закреплен в зоне размещения термоэлектрического генераторного модуля у дна охлаждающего сосуда, причем высота указанного конуса составляет величину 80% высоты боковой стенки сосуда, а соотношение его малого диаметра к большому составляет 1:1,2 соответственно.The technical result is achieved by the proposed thermoelectric generator household with liquid cooling, including a cooling heat exchanger, made in the form of a vessel for a cooling agent, a hot heat exchanger, a thermoelectric generator module located between them, having “hot” and “cold” horizontal surfaces, and down conductors, while new is that the hot heat exchanger is made in the form of a hollow tank, facing the bottom to the bottom of the vessel for the cooling agent cooling the heat transfer The horizontal, “hot” and “cold” surfaces of the thermoelectric generator module are provided with a layer of heat-conducting paste, and the areas of the bottom of the tank of the hot heat exchanger and the bottom of the vessel of the cooling heat exchanger are free of surfaces of the specified module, are equipped with a layer of heat-resistant silicone sealant, and the side walls of the container and the vessels are covered with heat-insulating material, while the generator further comprises a protective bell in the form of a truncated hollow cone facing the lower innovations with a large diameter in the direction of the cooling heat exchanger, and which is fixed with the side of the upper base with a smaller diameter in the area of the thermoelectric generator module at the bottom of the cooling vessel, the height of this cone being 80% of the height of the side wall of the vessel, and the ratio of its small diameter to large 1: 1.2, respectively.
Усеченный полый конус выполнен в виде набора трапецевидных лепестков, закрепленных одной стороной в зоне установки термоэлектрического генераторного модуля, и выполненных с возможностью «зонтичного» раскрытия в радиальном направлении.The truncated hollow cone is made in the form of a set of trapezoidal petals fixed by one side in the installation zone of the thermoelectric generator module, and made with the possibility of "umbrella" opening in the radial direction.
В качестве охлаждающего агента в сосуде охлаждающего теплообменника используют воду, или антифриз, или тосол, или снег, или лед.Water or antifreeze, or antifreeze, or snow, or ice is used as a cooling agent in a vessel of a cooling heat exchanger.
Сосуд охлаждающего теплообменника дополнительно снабжен водяной помпой с выносным радиатором.The vessel of the cooling heat exchanger is additionally equipped with a water pump with an external radiator.
В полости емкости горячего теплообменника размещен источникA source is located in the cavity of the hot heat exchanger tank
тепла.heat.
В качестве источника тепла используют газовую или спиртовую горелки или пламя от сжигания дров.A gas or alcohol burner or a flame from burning wood is used as a heat source.
Емкость горячего теплообменника снабжена стойками.The capacity of the hot heat exchanger is equipped with racks.
Боковая зона термоэлектрического генераторного модуля снабжена слоем теплоизолирующего материала.The side zone of the thermoelectric generator module is provided with a layer of heat-insulating material.
Указанный технический результат достигается за счет следующего.The specified technical result is achieved due to the following.
Благодаря тому, что горячий теплообменник выполнен в виде полой емкости, обращенной дном к дну сосуда для жидкости охлаждающего теплообменника, будет исключен при работе генератора прямой выход теплового потока к дну и стенкам сосуда и одновременно обеспечен приемлемый нагрев горячей поверхности термоэлектрического генераторного модуля (через дно емкости), что обеспечит достаточную эффективность предлагаемого генератора по выработке электроэнергии, т.к. будет достигнута высокая разность температур поверхностей модуля.Due to the fact that the hot heat exchanger is made in the form of a hollow tank, the bottom facing the bottom of the vessel for the liquid cooling heat exchanger, the direct exit of the heat flow to the bottom and walls of the vessel will be excluded when the generator is operating, and at the same time, acceptable heating of the hot surface of the thermoelectric generator module (through the bottom of the tank ), which will ensure sufficient efficiency of the proposed generator for electricity generation, as a high temperature difference between the module surfaces will be achieved.
Снабжение горизонтальных «горячих» и «холодных» поверхностей термоэлектрического генераторного модуля слоем теплопроводящей пасты позволит обеспечить, во-первых, плотный прижим этих поверхностей к дну емкости и к дну сосуда соответственно, а во-вторых, увеличить разность температур на этих поверхностях за счет лучшей передачи тепла и холода, что приведет к повышению КПД.The supply of horizontal “hot” and “cold” surfaces of the thermoelectric generator module with a layer of heat-conducting paste will allow, firstly, to tightly clamp these surfaces to the bottom of the vessel and to the bottom of the vessel, respectively, and secondly, to increase the temperature difference on these surfaces due to the best heat and cold transfer, which will increase efficiency.
Следует пояснить, что термоэлектрический генераторный модуль практически у всех генераторов является плоскостным набором из ряда последовательно соединенных термобатарей прямоугольной или квадратной формы, например, марки ТЭС1-12709, включающих полупроводниковые термоэлементы. Причем они размещены на плоскости дна емкости таким образом, что всегда имеются в наличии свободные участки этого дна (например, плоскость круглой или элипсовидной формы невозможно всю заполнить прямоугольными или квадратными термобатареями). Вот эти свободные участки как дна емкости, так и дна сосуда, снабжены слоем термостойкого силиконового клея-герметика, который, по сути, склеивает холодный и горячий теплообменники друг с другом, обеспечивая их соединение, а значит - исключение смещения термобатарей модуля, что работает на повышение эффективности по выработке электроэнергии генератором.It should be clarified that the thermoelectric generator module of almost all generators is a planar set of a series of series-connected rectangular or square thermo-batteries, for example, TES1-12709, including semiconductor thermoelements. Moreover, they are placed on the plane of the bottom of the tank in such a way that there are always available free sections of this bottom (for example, a plane of a round or ellipsoid shape cannot be completely filled with rectangular or square thermal batteries). These free areas of both the bottom of the tank and the bottom of the vessel are equipped with a layer of heat-resistant silicone adhesive-sealant, which, in fact, glues the cold and hot heat exchangers to each other, ensuring their connection, which means eliminating the displacement of the thermal batteries of the module, which works on increasing the efficiency of electricity generation by a generator.
Токоотводы указанного генераторного модуля соединены с токосъемной колодкой.The down conductors of said generator module are connected to a collector block.
Благодаря наличию на боковых стенках емкости и сосуда слоя теплоизолирующго материала, обеспечивается сохранение высокой разности температур горячего и охлаждающего термообменников.Due to the presence of a layer of heat-insulating material on the side walls of the tank and the vessel, a high temperature difference between the hot and cooling heat exchangers is maintained.
Снабжение генератора раструбом в форме усеченного полого конуса, обращенного стороной с большим диаметром в сторону охлаждающего теплообменника, и который стороной с меньшим диаметром закреплен в зоне размещения термоэлектрического генераторного модуля, обеспечивает практически полное исключение влияния конвекционного теплового потока на боковые стенки охлаждающего теплообменника (этот поток горячего воздуха «уходит», отводится по боковым стенкам конуса в пространство, не соприкасаясь с сосудом), что позволяет исключить его дополнительный нагрев, а значит, обеспечивает поддержание приемлемой разности температур между горячей и холодной поверхностями термоэлектрического генераторного модуля, что способствует повышению КПД.Providing the generator with a bell in the form of a truncated hollow cone, facing the side with a larger diameter towards the cooling heat exchanger, and which is fixed with the side with a smaller diameter in the area of the thermoelectric generator module, provides almost complete elimination of the effect of convection heat flow on the side walls of the cooling heat exchanger (this hot flow air "leaves", is discharged along the side walls of the cone into space, without touching the vessel), which eliminates its additional itelny heating, and thus maintains acceptable temperature difference between the hot and cold surfaces of the thermoelectric generator module, thereby increasing efficiency.
Причем следует отметить, что максимально этот эффект достигается в том случае, если высота указанного усеченного конуса составляет величину 80% от высоты боковой стенки сосуда, а соотношение его малого диаметра к большому составляет 1:1,2 соответственно. Было установлено, что в случае изменения этих величин в меньшую сторону, имеется риск передачи тепла от теплового потока боковым стенкам сосуда, т.к. будет мало расстояние между стенками сосуда и стенками конуса, а увеличение этих величин выше заявленных нецелесообразно, т.к. будут существенно изменены размеры генератора, что неудобно при транспортировке, и в то же время это не отразится на теплопередаче.Moreover, it should be noted that this effect is maximized if the height of the specified truncated cone is 80% of the height of the side wall of the vessel, and the ratio of its small diameter to large is 1: 1.2, respectively. It was found that if these values change to a smaller side, there is a risk of heat transfer from the heat flux to the side walls of the vessel, because there will be a small distance between the walls of the vessel and the walls of the cone, and an increase in these values above the stated ones is impractical, because the dimensions of the generator will be substantially changed, which is inconvenient during transportation, and at the same time, this will not affect the heat transfer.
Кроме того, указанный усеченный конус может быть выполнен и в виде набора трапецевидных лепестков, закрепленных меньшей стороной в зоне установки термоэлектрического генераторного модуля, преимущественно, к дну сосуда, и выполненных с возможностью «зонтичного» раскрытия в радиальном направлении с образованием в раскрытом состоянии своего рода раструба. Такое конструктивное выполнение усеченного конуса позволит, наряду с защитой боковых стенок сосуда, еще и обеспечить компактность всего генератора, что особенно важно при использовании его в полевых условиях.In addition, this truncated cone can be made in the form of a set of trapezoidal petals, fixed by the smaller side in the installation area of the thermoelectric generator module, mainly to the bottom of the vessel, and made with the possibility of "umbrella" opening in the radial direction with the formation in the open state of a kind bell Such a constructive implementation of the truncated cone will allow, along with the protection of the side walls of the vessel, to also ensure the compactness of the entire generator, which is especially important when used in the field.
Благодаря использованию в качестве охлаждающего агента в сосуде охлаждающего теплообменника воды, или антифриза, или тосола, или снега, или льда, обеспечивается универсальность генератора и возможность его использования в холодное и теплое время года.Thanks to the use of water, or antifreeze, or antifreeze, or snow, or ice as a cooling agent in a vessel, the generator is universal and can be used in cold and warm seasons.
Снабжение сосуда охлаждающего теплообменника водяной помпой с выносным радиатором обеспечит более выраженный эффект охлаждения, что позволит повысить КПД генератора.The supply of the vessel of the cooling heat exchanger with a water pump with an external radiator will provide a more pronounced cooling effect, which will increase the generator efficiency.
Размещение в полости емкости горячего теплообменника источника тепла, например, газовой или спиртовой горелки или костра, обеспечит работу генератора по выработке электроэнергии.Placing a heat source, for example, a gas or alcohol burner or a fire in the cavity of the hot heat exchanger, will provide the generator with electricity.
Снабжение емкости горячего теплообменника стойками позволит устанавливать предлагаемый генератор над источником тепла.Providing the capacity of the hot heat exchanger racks will allow you to install the proposed generator above the heat source.
Таким образом, указанный технический результат достигается только всей совокупностью конструктивных признаков, изложенной в формуле изобретения.Thus, the specified technical result is achieved only by the totality of design features set forth in the claims.
Кроме того, следует подчеркнуть, что указанная совокупность признаков в формуле находится в функционально-конструктивном единстве для предлагаемого технического решения, и исключение хотя бы одного из них нарушит это единство, т.к.:In addition, it should be emphasized that the specified set of features in the formula is in a functional and constructive unity for the proposed technical solution, and the exclusion of at least one of them will violate this unity, because:
- во-первых, представляет собой один объект в виде единой конструкции, конструктивные элементы которой соединены, сочленены между собой сборочными операциями, и в соединении обеспечивают реализацию предлагаемым термоэлектрическим генератором общего функционального назначения;- firstly, it represents one object in the form of a single structure, the structural elements of which are connected, interconnected by assembly operations, and in connection they provide the implementation of the proposed thermoelectric generator for general functional purposes;
- во вторых, исключение хотя бы одного признака из конструкции не обеспечит достижение поставленного технического результата;- secondly, the exclusion of at least one feature from the design will not ensure the achievement of the technical result;
- а в-третьих, исключение хотя бы одного признака из конструкции также не обеспечит реализацию назначения, т.е. может привести к несоответствию критерию «промышленная применимость».- and thirdly, the exclusion of at least one feature from the design will also not ensure the implementation of the purpose, i.e. may lead to non-compliance with the criterion of “industrial applicability”.
Таким образом, предлагаемое изобретение характеризуется совокупностью взаимообусловленных признаков, которые все участвуют в обеспечении достижения технического результата, т.к. этот результат проявляется только при использовании этого технического решения в целом.Thus, the present invention is characterized by a set of interdependent features that are all involved in ensuring the achievement of a technical result, because this result is manifested only when using this technical solution as a whole.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид заявляемого генератора.The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a General view of the inventive generator.
Заявляемый термоэлектрический генератор содержит охлаждающий теплообменник, выполненный в виде сосуда 1 для охлаждающего агента 2, например, воды, тосола, антифриза, снега, льда; горячий теплообменник, выполненный в виде полой емкости 3, обращенной дном к дну сосуда 1 для жидкости охлаждающего теплообменника. Между дном сосуда и дном емкости размещен термоэлектрический генераторный модуль 4, имеющий «горячие» (обращенные к дну емкости 3) и «холодные» (обращенные к дну сосуда 1) горизонтальные поверхности. Указанный генераторный модуль 4 может быть выполнен, например, в виде плоскостного набора из ряда последовательно соединенных термобатарей прямоугольной или квадратной формы, например, марки ТЭС1-12709, включающих полупроводниковые термоэлементы. Выводы 5 указанного генераторного модуля 4 соединены токоотводами 6 с токосъемной колодкой. Горизонтальные «горячие» и «холодные» поверхности термоэлектрического генераторного модуля снабжены слоем теплопроводящей пасты 7, а участки дна емкости 3 горячего теплообменника и дна сосуда 1 охлаждающего теплообменника, свободные от наличия поверхностей указанного модуля, снабжены слоем термостойкого силиконового клея-герметика 8 (например, если дно емкости и/или сосуда круглой формы, то на нем не разместить прямоугольные и квадратные модули на всей поверхности, обязательно останутся свободные участки. А если даже дно емкости или сосуда будет прямоугольной формы, то оставляют свободные участки для размещения на низ указанного клея-герметика 8). Боковые стенки 9 емкости 3 и боковые стенки 10 сосуда 1 покрыты теплоизолирующим материалом 11, например, вспененным фольгированным полиэтиленом толщиной 10 мм. Также генератор содержит защитный раструб в форме усеченного полого конуса 12, обращенного стороной 13 с большим диаметром в сторону охлаждающего теплообменника 1, и который стороной 14 с меньшим диаметром закреплен в зоне размещения у дна сосуда 1. Причем высота указанного усеченного конуса 12 составляет величину 80% от высоты боковой стенки сосуда, а соотношение его большего диаметра к малому составляет 1,2:1. Указанный усеченный полый конус 12 может быть выполнен в виде набора трапецевидных лепестков, закрепленных одной стороной в зоне установки термоэлектрического генераторного модуля 4 (например, закрепленном у дна сосуда 1), и выполненных с возможностью «зонтичного» раскрытия верхней части лепестков в радиальном направлении. В транспортном положении эти лепестки могут быть зафиксированы, например, поясом, а при его снятии будет происходить «зонтичное» раскрытие этих лепестков с образованием конусной поверхности.The inventive thermoelectric generator comprises a cooling heat exchanger made in the form of a vessel 1 for a
В преимущественном варианте выполнения сосуд 1 охлаждающего теплообменника может быть дополнительно снабжен при необходимости водяной помпой 15 с выносным радиатором 16 для обеспечения более выраженного эффекта охлаждения, что позволит повысить КПД генератора. В полевых условиях возможна замена этого радиатора, например, водоемом. Кроме того, емкость 3 горячего теплообменника может быть снабжена стойками 17.In an advantageous embodiment, the vessel 1 of the cooling heat exchanger can be additionally equipped with, if necessary, a
Предлагаемый термоэлектрический генератор работает следующим образом. В качестве источника тепла используют, например, газовую или спиртовую горелку 18, дрова, щепу (т.е. возобновляемые источники энергии), который располагают у «входа» в емкость 3 горячего теплообменника. Сосуд 1 заполняют охлаждающей жидкостью, например, заливают водой (в зимних условиях возможно заполнение сосуда 1 снегом или льдом). После того, как подожгли горелку источника тепла 18, тепловой поток продуктов сгорания омывает внутреннюю поверхность и дно емкости 3. Тепловой поток проходит через термоэлектрический генераторный модуль 4, создает на термоэлементах перепад (разность) температуры (за счет нагрева горячей поверхности, обращенной к дну емкости 3 и охлаждения холодной поверхности, обращенной к дну сосуда 1), и за счет эффекта Зеебека генерируется термоэлектродвижущая сила (термоЭДС) и по токоотводам 6 в полезную нагрузку (не показано) поступает полезная электрическая энергия. Отработанное тепло поступает на сосуд 1 и происходит частичный нагрев жидкости в нем, обеспечивающее стабильность температуры холодных спаев термоэлементов во всех термоэлектрических батареях генераторного модуля 4 при различных температурах окружающей среды.The proposed thermoelectric generator operates as follows. As a heat source, for example, a gas or
При нагреве емкости 3 будет происходить, помимо нагрева ее стенок и дна, конвекция нагретого воздуха и его выход за пределы емкости 3, который устремляется вверх к сосуду 1 с возможностью нагрева его стенок. Однако установленный защитный раструб в виде усеченного конуса 12 обеспечивает отвод этого нагретого воздуха от боковых стенок сосуда 1, что способствует исключению его дополнительного нагрева, а значит, обеспечивает поддержание приемлемой разности температур между горячей и холодной поверхностями термоэлектрического генераторного модуля, что способствует повышению КПД и более продолжительной работы.When heating the
Известный, широко используемый бытовой генератор термоэлектрический марки 1TG-8, имеет номинальную генерируемую мощность 8 Вт; выходное напряжение, 3-12 В; ток 660-2660 мА.The well-known, widely used 1TG-8 thermoelectric household generator, has a rated generated power of 8 W; output voltage, 3-12 V; current 660-2660 mA.
Предлагаемый бытовой термоэлектрогенератор имеет номинальную генерируемую мощность 10 Вт; выходное напряжение, 3-12 В; ток 700-1000 мА и при этом время его работы при одном цикле заливки жидкости (тоже 1 л) в сосуд на 20% больше, чем у 1TG-8.The proposed household thermoelectric generator has a rated generated power of 10 W; output voltage, 3-12 V; the current is 700-1000 mA and at the same time its operation time with one cycle of pouring liquid (also 1 l) into the vessel is 20% more than that of 1TG-8.
Условия эксплуатации: на открытом воздухе и в помещении, при температуре от -35 до +35єС, при нагреве «горячей» части термоэлектрогенератора не более +150єC.Operating conditions: in the open air and indoors, at a temperature from -35 to + 35 ° C, when heating the "hot" part of a thermoelectric generator no more than + 150 ° C.
Описываемый термоэлектрический генератор может быть изготовлен с использованием широко применяемых на практике средств.The described thermoelectric generator can be manufactured using widely used in practice means.
В бытовых и полевых условиях предлагаемый генератор может быть использован для подзарядки аккумуляторов мобильного телефона, радиостанции, видеокамеры, эхолота, навигатора, ноутбука, автомобиля; для обеспечения электроэнергией маломощных потребителей радиоприемника, магнитофона, миникомпьютера, телевизора; для локального освещения.In domestic and field conditions, the proposed generator can be used to recharge the batteries of a mobile phone, radio station, video camera, echo sounder, navigator, laptop, car; to provide electricity to low-power consumers of a radio, tape recorder, minicomputer, television; for local lighting.
При этом источниками тепла могут служить газовая или бензиновая горелка, керогаз, примус, печь с конфорками, угли костра и любые другие источники с открытым пламенем.In this case, a gas or gas burner, kerogas, stove, stove with hobs, bonfire coals and any other open flame sources can serve as heat sources.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015152883/28U RU162936U1 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | THERMOELECTRIC GENERATOR HOUSEHOLD WITH LIQUID COOLING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015152883/28U RU162936U1 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | THERMOELECTRIC GENERATOR HOUSEHOLD WITH LIQUID COOLING |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU162936U1 true RU162936U1 (en) | 2016-06-27 |
Family
ID=56195748
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015152883/28U RU162936U1 (en) | 2015-12-09 | 2015-12-09 | THERMOELECTRIC GENERATOR HOUSEHOLD WITH LIQUID COOLING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU162936U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767007C2 (en) * | 2020-08-03 | 2022-03-16 | Сергей Витальевич Пономарев | Domestic thermoelectric generator |
| RU2801245C1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-08-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Томск" (ООО "Газпром трансгаз Томск") | Device for liquid cooling of thermoelectric generator |
-
2015
- 2015-12-09 RU RU2015152883/28U patent/RU162936U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767007C2 (en) * | 2020-08-03 | 2022-03-16 | Сергей Витальевич Пономарев | Domestic thermoelectric generator |
| RU2801245C1 (en) * | 2022-10-28 | 2023-08-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Томск" (ООО "Газпром трансгаз Томск") | Device for liquid cooling of thermoelectric generator |
| RU224498U1 (en) * | 2023-12-26 | 2024-03-28 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕРМОЭЛГЕН" (ООО "ТЕРМОЭЛГЕН") | LIQUID-COOLED THERMOELECTRIC GENERATOR |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Champier et al. | Study of a TE (thermoelectric) generator incorporated in a multifunction wood stove | |
| MX2010008048A (en) | Thermoelectric solar plate. | |
| CN106953548B (en) | A kind of thermoelectricity gas furnace based on Seebeck effect and phase-change thermal storage | |
| CN104143935B (en) | Outdoor emergence charging unit | |
| Mal et al. | Multi-functionality clean biomass cookstove for off-grid areas | |
| US20190145286A1 (en) | Method for thermoelectric energy generation | |
| CN104883094A (en) | Thermoelectric power generation device employing slagging waste heat of boiler, and illumination system | |
| CN204669250U (en) | A kind of temperature difference electricity generation device and illuminator utilizing boiler slag removal used heat | |
| RU162936U1 (en) | THERMOELECTRIC GENERATOR HOUSEHOLD WITH LIQUID COOLING | |
| CN103615742A (en) | Environment-friendly energy-saving semiconductor self-electricity-generating honeycomb briquette stove | |
| TW200842228A (en) | Optoelectronic transformation structure and temperature control system using the same | |
| CN204244112U (en) | A kind of server room being provided with temperature difference electricity generation device | |
| KR20140043197A (en) | Warm water apparatus for use of thermoelectric generator | |
| WO2002101912A1 (en) | Thermoelectric effect device, direct energy conversion system, and energy conversion system | |
| CN104362940A (en) | Concentrating photovoltaic thermoelectric power generation | |
| CN204105191U (en) | Thermo-electric generation kettle | |
| CN104501288A (en) | Waste heat power generation type fuel gas warmer | |
| CN104660101A (en) | Temperature difference power generator | |
| CN210601728U (en) | Panel and gas stove with same | |
| CN208806757U (en) | Thermo-electric generation wild cooker | |
| RU113875U1 (en) | AUTONOMOUS CHARGER | |
| RU134698U1 (en) | THERMOELECTRIC AUTONOMOUS POWER SUPPLY | |
| JP3219438U (en) | A thermoelectric power generation system that uses a battery as a power source and a heater as a heat source to generate electricity with Seebeck semiconductors. | |
| WO2019245130A1 (en) | Frying tank having thermoelectric generation device | |
| CN103948233B (en) | Thermo-electric generation kettle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20161210 |