RU182542U1 - Термоэлектрический генераторный модуль - Google Patents
Термоэлектрический генераторный модуль Download PDFInfo
- Publication number
- RU182542U1 RU182542U1 RU2018119028U RU2018119028U RU182542U1 RU 182542 U1 RU182542 U1 RU 182542U1 RU 2018119028 U RU2018119028 U RU 2018119028U RU 2018119028 U RU2018119028 U RU 2018119028U RU 182542 U1 RU182542 U1 RU 182542U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thermoelectric
- heat
- thermosiphon
- housing
- batteries
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 17
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 17
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 5
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 4
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 2
- 239000010750 BS 2869 Class C2 Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к устройствам прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, а именно к конструкции термоэлектрического генераторного модуля, используемого в качестве автономного источника электрической энергии. Технический результат: повышение технологичности конструкции и улучшение массогабаритных показателей. Сущность: термоэлектрический генераторный модуль содержит установленный в корпусе частично заполненный жидким теплоносителем термосифон, имеющий теплоприёмную поверхность, размещенную в корпусе в зоне нагрева термосифона, устройство нагрева, установленное в корпусе в зоне нагрева термосифона, размещенные на внутренней части термосифона термоэлектрические батареи, имеющие токопередающие шины. На внутренней части термоэлектрических батарей размещена тепловая труба для отвода тепла от термоэлектрических батарей, имеющая тепловой контакт своей испарительной частью с внутренней поверхностью термоэлектрических батарей и своей конденсационной частью погружённая в грунт. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к устройствам прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, а именно к конструкции термоэлектрического генераторного модуля, используемого в качестве автономного источника электрической энергии.
Известно устройство автономного энергообеспечения (см. патент RU № 176615, кл. U1, публ. 24.01.2018), содержащее источник тепла, нагреватель, термоэлектрический генератор и жидкостный охладитель. Нагреватель выполнен в виде замкнутого контура, содержащего бак для воды и конденсатор пара, соединенные между собой верхним и нижним трубопроводами. В верхнем трубопроводе установлен на выходе из бака паровой клапан, конденсатор пара контактирует с нагреваемой поверхностью термоэлектрогенератора. К выходной разности потенциалов термоэлектрогенератора электрически подключен контроллер заряда, буферный аккумулятор и USB-разъем.
Недостатком указанного устройства является возможная утечка пара, тем самым значительное снижение надёжности устройства. Также недостатком является изменения выдаваемой мощности за счет сезонных колебаний температур окружающей среды.
Известен термоэлектрический генератор (см. патент RU № 2529437, кл. С2, публ. 27.07.2014), содержащий теплоприемник, внутри корпуса, которого размещен источник тепла. Снаружи корпуса установлены последовательно в тепловом отношении термоэлектрические модули и основания теплообменников системы охлаждения, механически связанные с корпусом теплоприемника с помощью средства крепления. Корпус теплоприемника выполнен прямоугольной формы в сечении. По большим сторонам корпуса симметрично расположены термоэлектрические модули и основания. Средство крепления выполнено в виде листовых пружин переменного сечения по длине, имеющих наибольшую толщину в средней зоне, уменьшающуюся к консольной части пружин, вынесенную за теплоприемник. Пружины попарно механически связаны между собой и расположены по краям оснований теплообменников с возможностью плотного и стабильного их прижатия с помощью винтовых блоков через термоэлектрические модули к поверхностям корпуса теплоприемника.
Недостатком указанного устройства является необходимость применения принудительного охлаждения, что делает устройство не автономным и создаёт невозможность эффективного использования данного устройства в районах вечной мерзлоты грунта.
Наиболее близким из известных технических решений является термоэлектрический генераторный модуль (см. патент RU № 178115, кл. U1, публ. 23.03.2018 - прототип). Устройство включает установленный в корпусе частично заполненный жидким теплоносителем термосифон, имеющий теплоприемные трубки, размещенные в зоне нагрева теплоносителя, размещенную на поверхности термосифона термоэлектрическую батарею, имеющей электрические соединения, при этом для отвода тепла от термоэлектрической батареи используется тепловая труба, размещенная на противоположной поверхности термоэлектрической батареи.
В известной конструкции прототипа теплоприемные трубки нагреваются с помощью устройства нагрева, которое работает на любом виде органического топлива. Жидкий теплоноситель нагревается, переходит в газообразную фазу, поднимается вверх и конденсируется в конденсационной части термосифона, отдавая тепло термоэлектрическим батареям с электрическими соединениями. Термоэлектрические батареи с электрическими соединениями охлаждаются с помощью тепловой трубы, которая прилегает к термоэлектрическим батареям с электрическими соединениями с внешней стороны и имеет зону нагрева теплоносителя. Теплоноситель, нагреваясь в зоне нагрева тепловой трубы, переходит в газообразную фазу и перемещается в зону конденсации тепловой трубы. В зоне конденсации теплоноситель тепловой трубы охлаждается и переходит в жидкую фазу, под действием капиллярного эффекта теплоноситель по пористому телу возвращается в зону нагрева тепловой трубы. Зона конденсации погружена в грунт на глубину постоянной температуры грунта, и для более эффективного теплообмена имеет продольные ребра. Тепловой поток проходит через термоэлектрические батареи с электрическими соединениями, создает на термоэлементах перепад температуры, за счет эффекта Зеебека генерируется термоЭДС и по электрическим соединениям, расположенным на термоэлектрических батареях, поступает полезная электрическая энергия.
Недостатком указанного устройства являются повышенные массогабаритные показатели.
Технический эффект достигаемый предложенным термоэлектрическим генераторным модулем заключается в исключении влияния сезонных колебаний температур окружающей среды, даже в районах с жарким климатом на выделяемую предлагаемым устройством электрическую мощность, также повышение эффективности использования данного устройства в районах вечной мерзлоты грунта, повышение технологичности конструкции за счет применения упрощённой геометрии устройства, а также улучшение массогабаритных показателей, за счет применения в конструкции термосифона и устройства нагрева кольцевой геометрии.
Данный технический эффект достигается в термоэлектрическом генераторном модуле содержащем установленный в корпусе частично заполненный жидким теплоносителем термосифон, имеющий теплоприёмную поверхность, размещенную в корпусе в зоне нагрева термосифона, устройство нагрева, установленное в корпусе в зоне нагрева термосифона, размещенные на внутренней части термосифона термоэлектрические батареи, имеющие токопередающие шины, в котором, согласно полезной модели, на внутренней части термоэлектрических батарей размещена тепловая труба, для отвода тепла от термоэлектрических батарей, имеющая тепловой контакт своей испарительной частью с внутренней поверхностью термоэлектрических батарей и своей конденсационной частью погружённая в грунт.
Суть полезной модели поясняется фиг. 1, где показано, что в состав термоэлектрического генераторного модуля входят:
1 - корпус
2 - термосифон;
3 - жидкий теплоноситель;
4 - теплоприёмная поверхность термосифона;
5 - зона нагрева термосифона;
6 - устройство нагрева теплоприёмной поверхности термосифона;
7 - конденсационная часть термосифона;
8 - термоэлектрические батареи;
9 - токопередающие шины;
10 - тепловая труба, частично заполненная жидким теплоносителем;
11 - испарительная часть тепловой трубы;
12 - конденсационная часть тепловой трубы;
13 - грунт;
14 - продольные ребра тепловой трубы;
15 - пористое тело тепловой трубы.
16 - теплоизоляционный материал.
Конструктивно термоэлектрический генераторный модуль, содержит корпус 1, установленный в нем термосифон 2, кольцевой геометрии, частично заполненный жидким теплоносителем 3, имеющий теплоприёмную поверхность 4, расположенную в зоне нагрева 5, где также расположено устройство нагрева 6. Также термоэлектрический генераторный модуль содержит конденсационную часть 7 термосифона 2, которая представляет собой зону образования конденсата, расположенную на внутренней стенке термосифона 2, выше уровня жидкого теплоносителя. С обратной стороны этой внутренней стенки термосифона 2, на одном уровне с конденсационной частью 7 расположены три термоэлектрические батареи 8, имеющие токопередающие шины 9, с внутренней стороны батарей установлена тепловая труба 10 частично заполненная жидким теплоносителем. Тепловая труба 10 имеет испарительную часть 11, расположенную с внутренней стороны термоэлектрических батарей 8, и имеет зону конденсации 12. Зона конденсации 12 тепловой трубы 10 погружена в грунт 13, и имеет продольные ребра 14. По всей длине стенок тепловой трубы 10 имеется пористое тело 15. Для исключения передачи тепла в местах отсутствия термоэлектрических батарей 8 предусмотрена теплоизоляция 16.
Работа термоэлектрического генераторного модуля осуществляется следующим образом, теплоприёмная поверхность 4, термосифона 2, нагревается с помощью устройства нагрева 6, которое работает на любом виде органического топлива. Жидкий теплоноситель 3 нагревается, переходит в газообразную фазу, поднимается вверх и конденсируется в конденсационной части 7 термосифона 2, отдавая тепло термоэлектрическим батареям 8. Термоэлектрические батареи охлаждаются с помощью тепловой трубы 10, которая прилегает к термоэлектрическим батареям 8 с внутренней стороны и имеет испарительную часть 11. Теплоноситель, нагреваясь в испарительной части 11 тепловой трубы 10, переходит в газообразную фазу и перемещается в зону конденсации 12 тепловой трубы 10. В зоне конденсации 12 теплоноситель тепловой трубы 10 охлаждается и переходит в жидкую фазу, под действием капиллярного эффекта теплоноситель по пористому телу 15 возвращается в испарительную часть 11 тепловой трубы 10. Зона конденсации 12 погружена в грунт 13 на глубину с постоянной температурой грунта, не зависящей от суточных и годовых колебаний температуры окружающей среды, и для более эффективного теплообмена имеет продольные ребра 14. Тепловой поток проходит через термоэлектрические батареи 8, создает на термоэлементах перепад температуры, за счет эффекта Зеебека генерируется термоЭДС и по токопередающим шинам 9 поступает полезная электрическая энергия.
Преимуществом приведенного термоэлектрического генераторного модуля является повышение технологичности конструкции за счет применения упрощённой геометрии устройства, а также улучшение массогабаритных показателей, за счет применения в конструкции термосифона и устройства нагрева кольцевой геометрии.
Таким образом, реализация данной полезной модели приводит к повышению технологичности конструкции при сохранении эффективного преобразования тепловой энергии в электрическую энергию.
Claims (1)
- Термоэлектрический генераторный модуль, содержащий установленный в корпусе частично заполненный жидким теплоносителем термосифон, имеющий теплоприемную поверхность, размещенную в корпусе в зоне нагрева термосифона, устройство нагрева, установленное в корпусе в зоне нагрева термосифона, размещенные на внутренней части термосифона термоэлектрические батареи, имеющие токопередающие шины, отличающийся тем, что на внутренней части термоэлектрических батарей размещена тепловая труба для отвода тепла от термоэлектрических батарей, имеющая тепловой контакт своей испарительной частью с внутренней поверхностью термоэлектрических батарей и своей конденсационной частью погруженная в грунт.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119028U RU182542U1 (ru) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | Термоэлектрический генераторный модуль |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119028U RU182542U1 (ru) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | Термоэлектрический генераторный модуль |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU182542U1 true RU182542U1 (ru) | 2018-08-22 |
Family
ID=63255615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018119028U RU182542U1 (ru) | 2018-05-23 | 2018-05-23 | Термоэлектрический генераторный модуль |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU182542U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190585U1 (ru) * | 2019-04-30 | 2019-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") | Термоэлектрический генераторный модуль |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080128012A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Schick David B | Ground source energy generator |
| RU2359363C1 (ru) * | 2008-01-09 | 2009-06-20 | Евгений Викторович Буряк | Термоэлектрический генератор |
| RU2563305C1 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Термоэлектрический генератор автомобиля |
| US9478723B2 (en) * | 2011-01-28 | 2016-10-25 | Nicholas F. Fowler | Dual path thermoelectric energy harvester |
| RU178115U1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") | Термоэлектрический генераторный модуль |
| RU2650439C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2018-04-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Универсальный термоэнергетический генератор. варианты |
-
2018
- 2018-05-23 RU RU2018119028U patent/RU182542U1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080128012A1 (en) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Schick David B | Ground source energy generator |
| RU2359363C1 (ru) * | 2008-01-09 | 2009-06-20 | Евгений Викторович Буряк | Термоэлектрический генератор |
| US9478723B2 (en) * | 2011-01-28 | 2016-10-25 | Nicholas F. Fowler | Dual path thermoelectric energy harvester |
| RU2563305C1 (ru) * | 2014-04-08 | 2015-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" | Термоэлектрический генератор автомобиля |
| RU2650439C1 (ru) * | 2017-01-09 | 2018-04-13 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Универсальный термоэнергетический генератор. варианты |
| RU178115U1 (ru) * | 2017-11-03 | 2018-03-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") | Термоэлектрический генераторный модуль |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU190585U1 (ru) * | 2019-04-30 | 2019-07-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") | Термоэлектрический генераторный модуль |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khalilmoghadam et al. | A novel energy storage system for latent heat recovery in solar still using phase change material and pulsating heat pipe | |
| Date et al. | Theoretical and experimental study on heat pipe cooled thermoelectric generators with water heating using concentrated solar thermal energy | |
| ES2904589T3 (es) | Aparato y sistema de utilización de energía solar integrada | |
| Singh et al. | Electric power generation from solar pond using combined thermosyphon and thermoelectric modules | |
| RU178115U1 (ru) | Термоэлектрический генераторный модуль | |
| AU2005281624A1 (en) | Production of hydrogen using low-energy solar energy | |
| RU2010129500A (ru) | Устройство электроподогрева, включающее в себя термоэлектрический генератор | |
| CN103618479B (zh) | 基于南极天文观测站柴油发电机组余热的发电及蓄能系统 | |
| US7554223B1 (en) | Magnetohydrodynamic energy conversion device using a heat exchanger | |
| RU182542U1 (ru) | Термоэлектрический генераторный модуль | |
| Singh et al. | Applications of heat pipes in energy conservation and renewable energy based systems | |
| RU186073U1 (ru) | Термоэлектрический генераторный модуль | |
| RU2650439C1 (ru) | Универсальный термоэнергетический генератор. варианты | |
| RU186072U1 (ru) | Термоэлектрический генераторный модуль | |
| RU134301U1 (ru) | Солнечный воздухонагреватель | |
| RU153776U1 (ru) | Термоэлектрический генератор с повышенным кпд | |
| CN204304839U (zh) | 一种利用太阳能的温差发电装置 | |
| CN103138649A (zh) | 太阳能和生物质能互补的发电装置 | |
| TW201516369A (zh) | 逆流熱虹吸向下傳熱裝置 | |
| Charoensawan et al. | Flat plate solar water heater with closed-loop oscillating heat pipes | |
| KR101953152B1 (ko) | 온수 공급 장치 | |
| RU119857U1 (ru) | Установка для отопления и горячего водоснабжения | |
| KR20170050982A (ko) | 휴대 가능한 열 저장장치 및 이를 구비하는 태양광 통합 발전 시스템 | |
| Patel et al. | Thermal Performance Analysis of Helical Solar Water Heater | |
| RU197496U1 (ru) | Термоэлектрический генератор |