RU2224190C1 - Устройство для производства тепловой и электрической энергии - Google Patents
Устройство для производства тепловой и электрической энергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2224190C1 RU2224190C1 RU2003111749/06A RU2003111749A RU2224190C1 RU 2224190 C1 RU2224190 C1 RU 2224190C1 RU 2003111749/06 A RU2003111749/06 A RU 2003111749/06A RU 2003111749 A RU2003111749 A RU 2003111749A RU 2224190 C1 RU2224190 C1 RU 2224190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- burner
- thermoelectric
- thermoelectric batteries
- batteries
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплотехнике и электротехнике и может быть использовано в комбинированных устройствах, производящих тепловую и электрическую энергию, для повышения эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую при одновременном повышении использования тепловой энергии, выделяемой горелкой. Этот результат обеспечивается устройством, содержащим горелку на органическом топливе, теплообменники, термоэлектрические батареи, теплообменник, отводящий тепло от термоэлектрических батарей, водонагреватель, расположенный над теплообменниками, и силовую раму. Предусмотрены элементы сжатия, например, тарельчатого типа. В устройстве удается снизить до минимума перепад температур на холодных спаях термоэлектрических батарей и одновременно более полно использовать тепловую энергию, выделяемую горелкой, что позволяет существенно повысить эффективность устройства. 2 ил.
Description
Изобретение относится к областям теплотехники и электротехники и может быть использовано в комбинированных устройствах, производящих тепловую энергию и одновременно непосредственно преобразующих тепловую энергию в электрическую.
Известно комбинированное устройство на основе термоэлектрического генератора, содержащее газовую горелку, термоэлектрические батареи с оребрением на холодных спаях и вытяжную трубу (см. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства (справочник), Киев: Наукова думка, 1979, с.357). В известном устройстве вытяжная труба снабжена тепловым переключателем, который позволяет в осенне-зимний период часть тепла, поступающего из вытяжной трубы, использовать для обогрева помещения, в котором расположена радиоэлектронная аппаратура.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую вследствие слабого теплоотвода тепла, поступающего с холодных спаев термоэлектрических батарей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для производства тепловой и электрической энергии, содержащее горелку на органическом топливе, теплоприемник, термоэлектрические батареи, систему теплоотвода и силовую раму (см. авт. св. СССР 439252, кл. H 01 L 35/02, 1978). В известном устройстве тепло горелки поступает во внутреннюю полость теплообменника, выполненного в виде трубы, на внешней поверхности которой размещаются термоэлектрические батареи, при этом тепловая энергия, выходящая с холодных спаев термоэлектрических батарей, отводится циркулирующим жидкостным теплоносителем, омывающим эти спаи.
Недостатком известного устройства является низкая эффективность использования тепловой энергии, выделяемой горелкой. Из термоэлектрического генератора выбрасываются продукты сгорания горелки с температурой на 100-150oС выше температуры горячих спаев термоэлектрических батарей. Для термоэлектрических генераторов, использующих низкотемпературные термоэлектрические материалы (Вi, Те, Sе, Sb), температура выбрасываемых продуктов сгорания составляет 350-400oС, а для термоэлектрических батарей, использующих среднетемпературные полупроводниковые материалы, эта температура составляет 550-700oС, что соответствует отбору тепла, выделяемого горелкой, 82% и 70%. Кроме того, в известном устройстве не удается обеспечить достаточно эффективный теплосъем с холодных спаев термоэлектрических батарей, поскольку скорость, с которой жидкий теплоноситель омывает холодные спаи термоэлектрических батарей, довольно низкая вследствие значительного гидравлического сопротивления, и поэтому температура холодных спаев термоэлектрических батареи близка к температуре парожидкостной смеси.
Задачами изобретения являются повышение эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую при одновременном повышении эффективности использования тепловой энергии, выделяемой горелкой.
Достижение указанных задач обеспечивается новым устройством, производящим тепловую и электрическую энергию, содержащим горелку на органическом топливе, теплоприемники, термоэлектрические батареи, систему теплоотвода и силовую раму, при этом система теплоотвода состоит из двух частей, одна из которых выполнена в виде теплобменника, отводящего тепло от термоэлектрических батарей, а другая - в виде водонагревателя, расположенного над теплоприемниками, при этом предпочтительно теплообменник, отводящий тепло от термоэлектрических батарей, выполнять в виде системы труб прямоугольного профиля; теплообменник, отводящий тепло от термоэлектрических батарей, выполнять с внутренним оребрением. Применение теплообменника, выполненного в виде системы, эффективно отводящей тепло, поступающее с холодных спаев термоэлектрических батарей, позволяет снизить до минимума перепад температур на холодных спаях термоэлектрических батарей и соответственно повысить эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую за счет увеличения перепада температур на термоэлектрических батареях. Водонагреватель, расположенный над теплоприемниками в потоке продуктов сгорания горелки, предпочтительно выполнять в виде круглых или плоскостных труб с развитыми внешними поверхностями, что позволяет дополнительно использовать тепловую энергию, выделяемую горелкой. При этом предпочтительно выполнять обе части системы теплоотвода с одинаковыми гидравлическими сопротивлениями, что позволяет обеспечить более низкое общее гидравлическое сопротивление и улучшить теплоотвод с холодных спаев термоэлектрических батарей и соответственно повысить эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую. Использование водонагревателя позволяет дополнительно использовать тепловую энергию продуктов сгорания горелки для нагрева теплоносителя, выходящего из термоэлектрического генератора. Использование в системе теплоотвода тепла с холодных спаев термоэлектрических батарей в виде труб прямоугольного профиля позволяет увеличить поверхность теплосъема и соответственно снизить перепад температур в зоне холодных спаев термоэлектрических батарей. Этому же способствует оребрение внутренней полости теплообенника, отводящего тепло с холодных спаев термоэлектрических батарей.
Приложенные чертежи изображают: фиг.1 - общий вид заявленного устройства (вид в изометрии), фиг.2 - поперечный разрез заявленного устройства.
Устройство содержит горелку 1 на органическом топливе с кожухом 2, силовую раму 3, теплообменники 4, отводящие тепло с холодных спаев термоэлектрических батарей 5, теплоприемники 6, трубопроводы 7, входящие в состав водонагревателя 8, снабженного кожухом 9, систему сжатия, состоящую из тарельчатых пружин 10 и винтов 11, и общий кожух устройства 12.
Термоэлектрические батареи 5 выполняют обычно в виде параллельно-последовательно соединенных термоэлементов, изготавливаемых из высокоэффективных полупроводниковых материалов (например, из Вi, Те, Sе-"п"-тип, Bi, Te, Sb-"p"-тип). Теплоприемник 6 изготавливают из высокотеплопроводных материалов (например, из алюминия и его сплавов) и снабжают ребрами для увеличения площади поверхности теплопередачи между горелкой 1 и теплоприемником 6. Тарельчатые пружины 10 и винты 11 служат для сжатия термоэлектрических батарей 5, теплоприемников 6 и теплообменников 4, а также для компенсации температурных напряжений, возникающих при нагревании и охлаждении устройства.
Заявленное устройство работает следующим образом. После поджига горелки 1 продукты сгорания горелки нагревают теплоприемники 6 и тепловой поток, проходящий через термоэлектрические батареи 5, создает на них перепад температур, а в электрическую нагрузку (не показана) поступает электрическая энергия. Выходящий с теплоприемников 6 тепловой поток дополнительно нагревает теплоноситель в водонагревателе 8 и под действием разности плотностей теплоносителя на входе и выходе устройства происходит циркуляция теплоносителя в системе отбора тепла. Устройство может быть включено в отопительную систему перед отопительным котлом (не показан) как с естественной циркуляцией, так и с принудительной. При этом циркуляционный насос и система автоматики (не показаны) питаются частью энергии, вырабатываемой устройством, а большая часть вырабатываемой электроэнергии используется для питания бытовых потребителей.
Дополнительный нагрев теплоносителя в водонагревателе и получение в устройстве дополнительной электроэнергии позволили увеличить эффективность использования тепловой энергии, выделяемой горелкой, и одновременно на 4-6% повысить к.п.д. устройства с расширением функциональных возможностей устройства.
Claims (1)
- Устройство для производства тепловой и электрической энергии, содержащее горелку на органическом топливе, теплоприемники, термоэлектрические батареи, систему теплоотвода и силовую раму, отличающееся тем, что система теплоотвода состоит из двух частей, одна из которых выполнена в виде теплообменника, отводящего тепло от термоэлектрических батарей, который выполнен в виде системы труб, имеющих прямоугольное сечение, и снабжен внутренним оребрением, а другая часть выполнена в виде водонагревателя, расположенного над теплоприемниками.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111749/06A RU2224190C1 (ru) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | Устройство для производства тепловой и электрической энергии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111749/06A RU2224190C1 (ru) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | Устройство для производства тепловой и электрической энергии |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2224190C1 true RU2224190C1 (ru) | 2004-02-20 |
Family
ID=32173607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003111749/06A RU2224190C1 (ru) | 2003-04-23 | 2003-04-23 | Устройство для производства тепловой и электрической энергии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2224190C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2609918C2 (ru) * | 2014-12-02 | 2017-02-07 | Петр Прокофьевич Ковтун | Горелочное устройство для производства тепловой и электрической энергии |
-
2003
- 2003-04-23 RU RU2003111749/06A patent/RU2224190C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2609918C2 (ru) * | 2014-12-02 | 2017-02-07 | Петр Прокофьевич Ковтун | Горелочное устройство для производства тепловой и электрической энергии |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gao et al. | Development of stove-powered thermoelectric generators: A review | |
Wu | Analysis of waste-heat thermoelectric power generators | |
Zheng et al. | Experimental study of a domestic thermoelectric cogeneration system | |
CN201332372Y (zh) | 利用液冷循环冷却的余热温差发电系统 | |
Xiao et al. | Detailed modeling and irreversible transfer process analysis of a multi-element thermoelectric generator system | |
RU2010129500A (ru) | Устройство электроподогрева, включающее в себя термоэлектрический генератор | |
Goudarzi et al. | Integration of thermoelectric generators and wood stove to produce heat, hot water, and electrical power | |
CN103151966A (zh) | 地热源热电转换装置 | |
Rezania et al. | Critical parameters in integration of thermoelectric generators and phase change materials by numerical and Taguchi methods | |
CN103078560A (zh) | 半导体温差发电系统 | |
Qiu et al. | Development of thermoelectric self-powered heating equipment | |
RU2697406C1 (ru) | Устройство для подогрева воздуха | |
RU2122642C1 (ru) | Электростанция с комбинированным паросиловым циклом | |
RU2224190C1 (ru) | Устройство для производства тепловой и электрической энергии | |
CN107612425A (zh) | 多级式热管强化换热的船舶废气余热温差发电装置及发电方法 | |
Liu et al. | Optimal number of thermoelectric couples in a heat pipe assisted thermoelectric generator for waste heat recovery | |
RU186073U1 (ru) | Термоэлектрический генераторный модуль | |
Huang et al. | Development of a compact simple unpressurized Watt‐level low‐temperature‐differential Stirling engine | |
CN109842323A (zh) | 一种废气余热发电的装置 | |
RU189936U1 (ru) | Термоэлектрический генераторный модуль | |
Blaise et al. | Waste heat recovery and conversion into electricity: current solutions and assessment | |
Park et al. | A thermoelectric generation waste heat recovery system using engine coolant for light-duty ICE vehicles | |
KR20160094648A (ko) | 열전발전 장치 | |
JP2003219671A (ja) | 熱電発電システム | |
CN211791327U (zh) | 基于半导体制冷芯片的温差发电装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050424 |