RU2142178C1 - Устройство для нагрева и охлаждения жидкости - Google Patents
Устройство для нагрева и охлаждения жидкости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2142178C1 RU2142178C1 RU97109436A RU97109436A RU2142178C1 RU 2142178 C1 RU2142178 C1 RU 2142178C1 RU 97109436 A RU97109436 A RU 97109436A RU 97109436 A RU97109436 A RU 97109436A RU 2142178 C1 RU2142178 C1 RU 2142178C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- channels
- hot
- gaskets
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
- F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
- F25B2321/025—Removal of heat
- F25B2321/0252—Removal of heat by liquids or two-phase fluids
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение относится к системам нагрева и охлаждения жидкости в устройствах, использующих термоэлектрические батареи, работа которых основана на эффекте Пельтье, и может применяться в машиностроении, в частности в автомобильной технике, холодильной технике, медицинской технике и т.д. Сущность изобретения: устройство для нагрева и охлаждения жидкости, включающее термобатареи, содержащие полупроводниковые ветви р- и n-типа проводимости, соединенные коммутационными шинами, токовые выводы и теплопереходы, а также теплообменники горячего и холодного контуров протока жидкости, которые выполнены в виде чередующихся каналов горячего и холодного контуров протока жидкости, верхняя и нижняя стенки которых образованы соответственно горячими или холодными теплопереходами параллельно установленных с зазором по отношению друг к другу батарей, между которыми размещены герметичные прокладки. Каналы каждого теплообменника соединены последовательно отводами, а подачу жидкости в каналы теплообменников осуществляют последовательно или последовательно-параллельно. Для снижения термических напряжений герметичные прокладки выполнены либо из упругого эластичного материала, либо из жесткого материала, но соединены при этом с теплопереходом посредством герметичного упругого эластичного материала. Теплопереходы могут быть выполнены составными, а части их соединены встык герметичным эластичным материалом. Использование данного изобретения позволит значительно повысить холодопроизводительность устройств, работа которых основана на эффекте Пельтье, а также обеспечить надежную эффективную эксплуатацию устройств, снабдив их средствами снижения термических напряжений. 8 з.п.ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к системам нагрева и охлаждения жидкости, а именно к устройствам, работа которых основана на эффекте Пельтье, и может быть использовано в машиностроении, в частности в автомобилестроении, в областях холодильной техники, в медицинской технике и т.д.
Известно устройство для охлаждения и нагрева жидкости, в котором производится одновременный нагрев и охлаждение жидкости при помощи термоэлектрической полупроводниковой батареи. Устройство обеспечивает контакт жидкости непосредственно с горячими и холодными спаями термобатареи, что позволяет исключить потери тепла и повысить энергетическую эффективность устройства, но ограничивает вид теплоносителя, так как в данном случае может быть использована только неэлектропроводная жидкость (авт. св. СССР N 968620, кл. H 01 L 35/02, 1983).
Наиболее близким к предложенному решению является устройство для нагрева и охлаждения жидкости, включающее термобатарею, содержащую полупроводниковые ветви p- и n-типа проводимости, коммутационные шины, теплопереходы и токовые выводы, теплообменники горячего и холодного контуров протока жидкости, средства подачи и отвода жидкости (авт. св. N 1764094, кл. H 01 L 35/02, 1992).
Данное устройство не позволяет достигнуть одновременно высокой удельной холодопроизводительности и теплотехнической эффективности, так как не более 30 - 40% поверхности теплообменников участвуют в передаче тепла, теплообменники взаимодействуют лишь с одной поверхностью теплопереходов термобатарей.
Техническим результатом изобретения является достижение удельной холодопроизводительности не менее 250 Вт/л объема, занимаемым устройством при теплофизической эффективности, соответствующей потере теплового напора не более 20% (при использовании термобатарей с термоэлектрической эффективностью не ниже 2,5/1000К с теплоносителем вода).
Технический результат достигается за счет того, что устройство для нагрева и охлаждения жидкости, включающее термобатарею, содержащую полупроводниковые ветви p- и n-типа проводимости, коммутационные шины, теплопереходы, токовые выводы, теплообменники горячего и холодного контуров протока жидкости, средства подачи и отвода жидкости, снабжено герметичными прокладками, верхней и нижней крышками и отводами, при этом теплообменники выполнены в виде чередующихся каналов горячего и холодного контуров протока жидкости, верхняя и нижняя стенки которых образованы соответственно двумя горячими или двумя холодными теплопереходами параллельно установленных с зазором по отношению друг к другу термобатарей, между которыми размещены герметичные прокладки, а верхняя и нижняя крышки установлены на герметичных прокладках с образованием верхнего и нижнего каналов теплообменников, при этом каналы каждого теплообменника соединены последовательно или последовательно-параллельно, причем средства подачи и отвода жидкости, выполненные, например, в виде штуцеров, могут быть установлены с противоположных сторон смежных каналов, обеспечивая циркуляцию жидкости в режиме противотока, либо на прилежащих сторонах теплопереходов, обеспечивая циркуляцию жидкости во взаимно перпендикулярных направлениях; теплопереходы термобатарей могут быть выполнены составными, причем стыки между теплопереходами могут быть ориентированы как вдоль каналов, так и поперек и заполнены эластичным материалом; каналы могут быть снабжены поддерживающими прокладками, расположенными вдоль каналов; устройство может быть снабжено поддерживающими прокладками, размещенными внутри каналов в местах стыка частей теплопереходов, ориентированных вдоль каналов, а герметичные прокладки, образующие совместно с одноименными теплопереходами каналы теплообменников, выполнены из эластичного герметичного упругого материала либо из жесткого материала, но соединены с теплопереходами герметичным эластичным упругим материалом.
На фиг. 1 изображено устройство для нагрева и охлаждения жидкости; на фиг. 2 - поперечный разрез устройства; на фиг.3 - схема последовательно-параллельного соединения каналов теплообменников.
Устройство для нагрева и охлаждения жидкости включает термобатарею 1, которая содержит полупроводниковые ветви 2 p- и n-типа проводимости, коммутационные шины 3, теплопереходы 4 горячих спаев и теплопереходы 5 холодных спаев, токовые выводы 6, теплообменники горячего и холодного контуров протока жидкости, выполненные в виде каналов 7 и каналов 8 соответственно горячего и холодного контуров, соединенных отводами 9, герметичные прокладки 10, верхнюю 11 и нижнюю 12 крышки и средство 13 для подвода и отвода жидкости, а также может быть снабжено размещенными внутри и расположенными вдоль каналов 7, 8 поддерживающими прокладками 14, причем в случае выполнения теплопереходов 4 и/или 5 составными стыки 15 между ними заполнены герметичным эластичным материалом, при этом, если стыки 15 ориентированы вдоль каналов 7, 8, устройство обязательно имеет поддерживающие прокладки 14, размещенные внутри каналов 7, 8 предпочтительно в местах соединения частей теплопереходов 4 и/или 5.
Устройство работает следующим образом.
Жидкость подается в каналы 7 и 8 через средство подвода жидкости 13, проходит по каналам контуров, контактируя с соответствующими теплопереходами 4 и 5, на токовые выводы 6 термобатарей 1 подается напряжение. В результате жидкость в каналах 8 горячего контура нагревается, а в каналах 7 охлаждается за счет соответственно выделения и поглощения тепла на спаях термоэлектрических батарей 1 и передачи его через теплопереходы 4, 5 жидкости.
Подача жидкости в каналы 7, 8 может быть осуществлена как последовательно, т. е. жидкость проходит все одноименные каналы последовательно один за другим и выходит из устройства (фиг. 1), так и последовательно-параллельно (фиг. 3).
Выполнение теплообменников в виде чередующихся каналов 7, 8 горячего и холодного контуров протока жидкости, верхняя и нижняя стенки которых образованы соответственно двумя горячими или двумя холодными теплопереходами 4, 5 параллельно установленных с зазором по отношению друг к другу термоэлектрических батарей 1, между которыми размещены герметичные прокладки 10, позволяет увеличить полезную поверхность теплообменников (поверхность, через которую передается тепло) до 80-95%, а за счет использования отводов 9, дающих возможность обеспечить протекание жидкости в горячем и холодном контурах в соответствии с принципом противотока, соединять каналы как последовательно, так и последовательно-параллельно и возможности независимо изменять высоту каналов за счет изменения высоты герметичных прокладок 10 позволяет максимально оптимизировать устройство и обеспечить одновременное достижение высокой холодопроизводительности, - не менее 250 Вт/л объема устройства при потерях теплового напора не более 20% (при использовании термобатарей с термоэлектрической эффективностью не ниже 2,5/1000К и теплоносителя - воды).
Средство 13 для подвода и отвода жидкости может быть выполнено в виде штуцеров, приливов, гребенок, отводов и т. д.
Для снижения термических напряжений и создания благоприятного режима работы устройства герметичные прокладки выполнены из эластичного упругого материала либо из жесткого материала, но соединены с теплопереходами эластичным герметичным упругим материалом. В качестве эластичного упругого материала для герметичных прокладок и материалов, соединяющих герметичные прокладки, в случае выполнения их из жесткого материала, могут быть использованы резины, герметики, в том числе силиконовые, обладающие достаточной адгезией к соединяемым материалам (не менее 0,1 МПа) и достаточной эластичностью (величина упругой деформации не менее 20%).
При необходимости создания более мощных устройств может быть увеличена площадь теплопереходов 4, 5 за счет наращивания их по длине и/или по ширине, при этом для снятия термических напряжений стыки 15 между теплопереходами 4, 5 заполнены герметичным эластичным упругим материалом. Для увеличения прочности конструкции каналы могут снабжаться поддерживающими прокладками 14, установленными вдоль каналов, преимущественно в случае выполнения теплопереходов 4, 5 составными (фиг.2), причем при расположении стыков 15 вдоль каналов 7, 8 протока жидкости устройство обязательно имеет поддерживающие прокладки 14, размещенные предпочтительно в местах стыков 15 частей теплопереходов 4, 5. Токовые выводы 6 батарей служат для подачи напряжения и соединяются между собой последовательно и/или параллельно в зависимости от напряжения источника питания.
Claims (9)
1. Устройство для нагрева и охлаждения жидкости, включающее термобатарею, содержащую полупроводниковые ветви p- и n-проводимости, коммутационные шины, теплопереходы и токовые выводы, теплообменники горячего и холодного контуров протока жидкости, средства подачи и отвода жидкости, отличающееся тем, что устройство снабжено герметичными прокладками, верхней и нижней крышками и отводами, при этом теплообменники выполнены в виде чередующихся каналов горячего и холодного контуров протока жидкости, верхняя и нижняя стенки которых образованы соответственно двумя горячими или двумя холодными теплопереходами параллельно установленных с зазором по отношению друг к другу термобатарей, между которыми размещены герметичные прокладки, а верхняя и нижняя крышки установлены на герметичных прокладках с образованием верхнего и нижнего каналов теплообменников, при этом каналы каждого теплообменника соединены последовательно отводами, а подачу жидкости в каналы теплообменников осуществляют последовательно или последовательно-параллельно.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства подачи жидкости в горячий и холодный контуры установлены с противоположных сторон смежных каналов, обеспечивая циркуляцию жидкости в режиме противотока.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства подачи жидкости в горячий и холодный контуры установлены на прилежащих сторонах теплопереходов, обеспечивая циркуляцию жидкости во взаимно перпендикулярных направлениях.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплопереходы термобатарей выполнены составными, причем стыки ориентированы поперек канала и заполнены теплоизоляционным герметичным эластичным материалом.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что внутри каналов установлены поддерживающие прокладки, расположенные вдоль каналов.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплопереходы термобатарей выполнены составными и их части соединены встык посредством теплоизоляционного герметичного эластичного материала, при этом устройство снабжено поддерживающими прокладками, размещенными внутри каналов в местах стыка частей теплопереходов, ориентированных вдоль каналов.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметичные прокладки выполнены из упругого эластичного материала.
8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что герметичные прокладки выполнены из жесткого материала и присоединены к поверхностям теплопереходов посредством герметичного эластичного упругого материала.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства подачи и отвода жидкости выполнены в виде штуцеров.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109436A RU2142178C1 (ru) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Устройство для нагрева и охлаждения жидкости |
AU82494/98A AU8249498A (en) | 1997-06-04 | 1998-06-03 | Thermo-electric battery, thermo-electric cooling unit and device for heating andcooling a liquid |
PCT/RU1998/000167 WO1998056047A1 (fr) | 1997-06-04 | 1998-06-03 | Pile thermoelectrique, refroidisseur thermoelectrique et dispositif de chauffage et de refroidissement de fluide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97109436A RU2142178C1 (ru) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Устройство для нагрева и охлаждения жидкости |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU97109436A RU97109436A (ru) | 1999-06-20 |
RU2142178C1 true RU2142178C1 (ru) | 1999-11-27 |
Family
ID=20193849
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97109436A RU2142178C1 (ru) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Устройство для нагрева и охлаждения жидкости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2142178C1 (ru) |
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7926293B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-04-19 | Bsst, Llc | Thermoelectrics utilizing convective heat flow |
US7942010B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-05-17 | Bsst, Llc | Thermoelectric power generating systems utilizing segmented thermoelectric elements |
US7946120B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-05-24 | Bsst, Llc | High capacity thermoelectric temperature control system |
US8069674B2 (en) | 2001-08-07 | 2011-12-06 | Bsst Llc | Thermoelectric personal environment appliance |
US8079223B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-12-20 | Bsst Llc | High power density thermoelectric systems |
US8424315B2 (en) | 2006-03-16 | 2013-04-23 | Bsst Llc | Thermoelectric device efficiency enhancement using dynamic feedback |
US8613200B2 (en) | 2008-10-23 | 2013-12-24 | Bsst Llc | Heater-cooler with bithermal thermoelectric device |
US8640466B2 (en) | 2008-06-03 | 2014-02-04 | Bsst Llc | Thermoelectric heat pump |
US9006557B2 (en) | 2011-06-06 | 2015-04-14 | Gentherm Incorporated | Systems and methods for reducing current and increasing voltage in thermoelectric systems |
US9006556B2 (en) | 2005-06-28 | 2015-04-14 | Genthem Incorporated | Thermoelectric power generator for variable thermal power source |
US9293680B2 (en) | 2011-06-06 | 2016-03-22 | Gentherm Incorporated | Cartridge-based thermoelectric systems |
US9306143B2 (en) | 2012-08-01 | 2016-04-05 | Gentherm Incorporated | High efficiency thermoelectric generation |
US9310112B2 (en) | 2007-05-25 | 2016-04-12 | Gentherm Incorporated | System and method for distributed thermoelectric heating and cooling |
US10270141B2 (en) | 2013-01-30 | 2019-04-23 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric-based thermal management system |
US10991869B2 (en) | 2018-07-30 | 2021-04-27 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric device having a plurality of sealing materials |
US11152557B2 (en) | 2019-02-20 | 2021-10-19 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric module with integrated printed circuit board |
WO2023136744A1 (ru) * | 2022-01-12 | 2023-07-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аквафор" (Ооо "Аквафор") | Система нагрева и охлаждения воды |
-
1997
- 1997-06-04 RU RU97109436A patent/RU2142178C1/ru active
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7942010B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-05-17 | Bsst, Llc | Thermoelectric power generating systems utilizing segmented thermoelectric elements |
US7946120B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-05-24 | Bsst, Llc | High capacity thermoelectric temperature control system |
US8079223B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-12-20 | Bsst Llc | High power density thermoelectric systems |
US8375728B2 (en) | 2001-02-09 | 2013-02-19 | Bsst, Llc | Thermoelectrics utilizing convective heat flow |
US7926293B2 (en) | 2001-02-09 | 2011-04-19 | Bsst, Llc | Thermoelectrics utilizing convective heat flow |
US8495884B2 (en) | 2001-02-09 | 2013-07-30 | Bsst, Llc | Thermoelectric power generating systems utilizing segmented thermoelectric elements |
US8069674B2 (en) | 2001-08-07 | 2011-12-06 | Bsst Llc | Thermoelectric personal environment appliance |
US9006556B2 (en) | 2005-06-28 | 2015-04-14 | Genthem Incorporated | Thermoelectric power generator for variable thermal power source |
US8424315B2 (en) | 2006-03-16 | 2013-04-23 | Bsst Llc | Thermoelectric device efficiency enhancement using dynamic feedback |
US10464391B2 (en) | 2007-05-25 | 2019-11-05 | Gentherm Incorporated | System and method for distributed thermoelectric heating and cooling |
US9310112B2 (en) | 2007-05-25 | 2016-04-12 | Gentherm Incorporated | System and method for distributed thermoelectric heating and cooling |
US9366461B2 (en) | 2007-05-25 | 2016-06-14 | Gentherm Incorporated | System and method for climate control within a passenger compartment of a vehicle |
US9719701B2 (en) | 2008-06-03 | 2017-08-01 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric heat pump |
US8701422B2 (en) | 2008-06-03 | 2014-04-22 | Bsst Llc | Thermoelectric heat pump |
US10473365B2 (en) | 2008-06-03 | 2019-11-12 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric heat pump |
US8640466B2 (en) | 2008-06-03 | 2014-02-04 | Bsst Llc | Thermoelectric heat pump |
US8613200B2 (en) | 2008-10-23 | 2013-12-24 | Bsst Llc | Heater-cooler with bithermal thermoelectric device |
US9293680B2 (en) | 2011-06-06 | 2016-03-22 | Gentherm Incorporated | Cartridge-based thermoelectric systems |
US9006557B2 (en) | 2011-06-06 | 2015-04-14 | Gentherm Incorporated | Systems and methods for reducing current and increasing voltage in thermoelectric systems |
US9306143B2 (en) | 2012-08-01 | 2016-04-05 | Gentherm Incorporated | High efficiency thermoelectric generation |
US10270141B2 (en) | 2013-01-30 | 2019-04-23 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric-based thermal management system |
US10784546B2 (en) | 2013-01-30 | 2020-09-22 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric-based thermal management system |
US10991869B2 (en) | 2018-07-30 | 2021-04-27 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric device having a plurality of sealing materials |
US11075331B2 (en) | 2018-07-30 | 2021-07-27 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric device having circuitry with structural rigidity |
US11223004B2 (en) | 2018-07-30 | 2022-01-11 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric device having a polymeric coating |
US11152557B2 (en) | 2019-02-20 | 2021-10-19 | Gentherm Incorporated | Thermoelectric module with integrated printed circuit board |
WO2023136744A1 (ru) * | 2022-01-12 | 2023-07-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Аквафор" (Ооо "Аквафор") | Система нагрева и охлаждения воды |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2142178C1 (ru) | Устройство для нагрева и охлаждения жидкости | |
US6385976B1 (en) | Thermoelectric module with integrated heat exchanger and method of use | |
US6230791B1 (en) | Heat transfer cold plate arrangement | |
AU2007333696B2 (en) | Direct thermoelectric chiller assembly | |
RU2154875C2 (ru) | Устройство для нагрева и охлаждения жидкости | |
US3196620A (en) | Thermoelectric cooling system | |
US8378205B2 (en) | Thermoelectric heat exchanger | |
CN100499196C (zh) | 热电热泵 | |
RU97109436A (ru) | Устройство для нагрева и охлаждения жидкости | |
CN101847762A (zh) | 用于汽车的电池装置的冷却装置 | |
EA008550B1 (ru) | Теплообменник | |
CN208352482U (zh) | 用于电池包的换热组件和车辆 | |
RU98119358A (ru) | Устройство для нагрева и охлаждения жидкости | |
CN102278835B (zh) | 流体流之间借助热电装置的热交换 | |
WO2004054007A2 (en) | Thermoelectric heat pumps | |
JP3556799B2 (ja) | 熱電発電装置 | |
CN101783631A (zh) | 一种温差半导体发电装置 | |
JP2018105573A (ja) | 伝熱装置 | |
KR101307518B1 (ko) | 열전발전 장치 | |
CN101313419A (zh) | 多功能能量转换器 | |
WO2018216624A1 (ja) | 熱電発電装置 | |
USRE26698E (en) | Mole etal- thermoelectric apparatus | |
RU175596U1 (ru) | Теплообменный блок | |
RU2112908C1 (ru) | Термоэлектрический блок (варианты) | |
CN211345920U (zh) | 一种小型柜式工业制冷加热一体机 |