RU224498U1 - LIQUID-COOLED THERMOELECTRIC GENERATOR - Google Patents
LIQUID-COOLED THERMOELECTRIC GENERATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU224498U1 RU224498U1 RU2023135464U RU2023135464U RU224498U1 RU 224498 U1 RU224498 U1 RU 224498U1 RU 2023135464 U RU2023135464 U RU 2023135464U RU 2023135464 U RU2023135464 U RU 2023135464U RU 224498 U1 RU224498 U1 RU 224498U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- thermoelectric
- heat sink
- thermoelectric generator
- thermoelectric modules
- Prior art date
Links
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000005678 Seebeck effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 claims description 2
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- -1 for example Substances 0.000 claims 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 2
- FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 2-iodoquinoline Chemical compound C1=CC=CC2=NC(I)=CC=C21 FRWYFWZENXDZMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N beryllium oxide Inorganic materials O=[Be] LTPBRCUWZOMYOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000003779 heat-resistant material Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Полезная модель относится к альтернативной энергетики, а именно к устройствам для получения электрической энергии за счет использования обратного термоэлектрического эффекта Зеебека. Сущность полезной модели заключается в том, что в известном термоэлектрическом генераторе с жидкостным охлаждением, содержащем корпус, теплоприемник, выполненный из теплопроводящего материала в виде пустотелой профилированной трубы квадратного сечения, термоэлектрические модули, располагаемые на четырех гранях теплоприемника и имеющие с ним тепловой контакт, а также четыре жидкостных теплообменника, примыкающих своей рабочей плоскостью к охлаждаемым сторонам термоэлектрических модулей и имеющие с ними тепловой контакт для поглощения тепла от термоэлектрических модулей, в соответствии с эффектом Зеебека, при этом жидкостные теплообменники имеют по два штуцера, для входа и выхода теплоносителя и соединяются друг с другом при помощи трубок гидравлически последовательно, при этом один штуцер первого и один штуцер четвертого теплообменника остаются открытыми для подсоединения внешнего сосуда с охлаждающей жидкостью любого объема, обеспечивая прохождение охлаждающей жидкости через теплообменники под действием силы тяжести, сопровождаемое поглощением тепла от термоэлектрических модулей, в соответствии с эффектом Зеебека, фиксация теплообменников осуществляется при помощи ободков квадратной формы, выполненных из листовой стали, в каждом из которых выполнены отверстия для установки стяжных болтов и фиксирующих гаек, а для ограничения перемещения термоэлектрических модулей вдоль стенок теплоприемника в нижней его части выполнен упор из листовой стали, толщиной 1-2 мм, крепящийся к теплоприемнику при помощи заклепок. Термоэлектрический генератор может содержать скобу с выполненными в ней отверстиями, которая соединяется с фиксирующими ободками при помощи болтового соединения и разделяет ободки на равное расстояние друг от друга, обеспечивая равномерное усилие прижатия теплообменников к термоэлектрическим модулям, при этом верхней частью скоба крепится к теплоприемнику при помощи болта и гайки, а болт имеет необходимую длину и проходит через отверстия, выполненные в стенках теплоприемника. Термоэлектрический генератор может содержать узел регулировки нагрева теплоприемника, состоящего из вала, располагаемого в отверстиях, выполненных в корпусе теплоприемника, на котором при помощи заклепок крепится воздушная заслонка, при этом осевая фиксация вала с заслонкой обеспечена за счет двух шайб стопорных, контргайки и гайки барашка. Термоэлектрический генератор может содержать съемное основание с ножками, выполненное из листовой оцинкованной стали, термокамеру, служащую для сжигания органического топлива и выполненную из листовой нержавеющей стали с открытым верхом и перфорацией, термоизоляцию и основание в единую сборочную единицу, при этом соединение основания с корпусом термоэлектрического генератора реализовано при помощи магнитов, прикрепленных к корпусу генератора посредством кронштейнов. При выполнении генератора в соответствии с формулой полезной модели обеспечивается повышение эффективности его работы за счет возможности регулирования интенсивности нагрева теплоприемника путем изменения положения воздушной заслонки. Предлагаемый термоэлектрический генератор с жидкостным охлаждением может быть использован для зарядки аккумуляторов и других устройств в зонах, где отсутствует централизованное электроснабжение. При этом достоинствами генератора являются отсутствие движущихся и изнашивающихся частей, бесшумность работы, простота эксплуатации и долговечность. The utility model relates to alternative energy, namely to devices for generating electrical energy through the use of the inverse thermoelectric Seebeck effect. The essence of the utility model is that in the known thermoelectric generator with liquid cooling, containing a housing, a heat sink made of heat-conducting material in the form of a hollow profiled square pipe, thermoelectric modules located on the four faces of the heat sink and having thermal contact with it, as well as four liquid heat exchangers, adjacent with their working plane to the cooled sides of the thermoelectric modules and having thermal contact with them to absorb heat from the thermoelectric modules, in accordance with the Seebeck effect, while the liquid heat exchangers each have two fittings for the coolant inlet and outlet and are connected to each other each other using tubes hydraulically in series, while one fitting of the first and one fitting of the fourth heat exchanger remain open for connecting an external vessel with coolant of any volume, ensuring the passage of coolant through the heat exchangers under the influence of gravity, accompanied by the absorption of heat from thermoelectric modules, in accordance with by the Seebeck effect, the heat exchangers are fixed using square rims made of sheet steel, each of which has holes for installing tie bolts and fixing nuts, and to limit the movement of thermoelectric modules along the walls of the heat receiver, a stop made of sheet steel is made in its lower part, 1-2 mm thick, attached to the heat sink using rivets. The thermoelectric generator may contain a bracket with holes made in it, which is connected to the fixing rims using a bolted connection and separates the rims at an equal distance from each other, providing a uniform pressing force of the heat exchangers to the thermoelectric modules, while the upper part of the bracket is attached to the heat receiver using a bolt and nuts, and the bolt has the required length and passes through the holes made in the walls of the heat receiver. The thermoelectric generator may contain a unit for adjusting the heating of the heat sink, consisting of a shaft located in holes made in the body of the heat sink, on which an air damper is attached using rivets, while axial fixation of the shaft with the damper is ensured by two lock washers, a lock nut and a wing nut. The thermoelectric generator may contain a removable base with legs made of galvanized steel sheet, a heat chamber used for burning organic fuel and made of stainless steel sheet with an open top and perforation, thermal insulation and the base into a single assembly unit, with the base being connected to the body of the thermoelectric generator implemented using magnets attached to the generator body using brackets. When the generator is designed in accordance with the formula of the utility model, its operating efficiency is increased due to the ability to regulate the heating intensity of the heat sink by changing the position of the air damper. The proposed liquid-cooled thermoelectric generator can be used to charge batteries and other devices in areas where there is no centralized power supply. At the same time, the advantages of the generator are the absence of moving and wearing parts, quiet operation, ease of operation and durability.
Description
Полезная модель относится к альтернативной энергетике, а именно, к устройствам для получения электрической энергии за счет использования обратного термоэлектрического эффекта Зеебека.The utility model relates to alternative energy, namely, to devices for generating electrical energy through the use of the inverse thermoelectric Seebeck effect.
Известна конструкция термоэлектрического генератора (патент РФ №2529437, МПК H01L 35/28, опубл. 27.09.2014 Бюл. №27), в котором корпус теплоприемника выполнен прямоугольной формы в сечении, по большим сторонам которого симметрично расположены упомянутые термоэлектрические модули основания, а 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, и попарно механически связанных между собой, при этом листовые пружины расположены по краям оснований теплообменников с возможностью плотного и стабильного их прижатия с помощью винтовых блоков через термоэлектрические модули к поверхностям корпуса теплоприемника, при этом каждый винтовой блок выполнен в виде стяжки и двух тяг с разнонаправленной резьбой на одноименных концах, на других противоположных концах которых выполнены элементы для соединения с консолями листовых пружин, при этом стяжка выполнена с разнонаправленной резьбой на концах и установлена с возможностью взаимодействия с соответствующими концами тяг, и сближая консоли при вращении в одну сторону и отдаляя их при вращении в противоположную сторону, причем тяги выполнены в виде втулок с внутренней резьбой по краям, обращенным к стяжке, а стяжка -в виде шпильки с разнонаправленной резьбой по краям и с участком под ключ в средней части, при этом элементы для соединения с консолями пружин выполнены в виде профильного бокового отверстия на конце каждой из тяг, по размерам соответствующего в сечении концам пружин, каждая из которых снабжена пазом под размер тяги для соединения стяжки и тяг с консолями пружин, а теплоприемник изготовлен из термостойкого материала, в качестве которого используют чугун, или сплавы на основе алюминия, или сплавы на основе никеля и хрома, или окись алюминия, или окись бериллия, или нитрид бора, или карбид кремния, или стеклоуглерод, или стеатит, а участок под ключ в средней части стяжки выполнен в виде многогранника, и теплообменники выполнены в виде радиаторов воздушного или жидкостного охлаждения, или теплообменники выполнены в виде тепловых гравитационных труб.The design of a thermoelectric generator is known (RF patent No. 2529437, IPC H01L 35/28, publ. 09.27.2014 Bulletin No. 27), in which the heat receiver body is made of a rectangular cross-section, on the large sides of which the mentioned thermoelectric base modules are symmetrically located, and the means the fastening is made in the form of sheet springs of variable cross-section along the length, having the greatest thickness in the middle zone, decreasing towards the cantilever part of the springs, placed behind the heat sink, and mechanically connected in pairs, while the sheet springs are located at the edges of the bases of the heat exchangers with the possibility of their dense and stable pressing with the help of screw blocks through thermoelectric modules to the surfaces of the heat sink body, with each screw block made in the form of a tie and two rods with multidirectional threads at the same ends, at the other opposite ends of which there are elements for connecting to the consoles of leaf springs, while the tie is made with multidirectional threads at the ends and installed with the ability to interact with the corresponding ends of the rods, and bringing the consoles closer when rotating in one direction and moving them away when rotating in the opposite direction, and the rods are made in the form of bushings with internal threads along the edges facing the coupler, and the coupler - in the form of a stud with multi-directional threads along the edges and with a turnkey section in the middle part, while the elements for connection with the spring consoles are made in the form of a profile side hole at the end of each of the rods, the dimensions corresponding in cross-section to the ends of the springs, each of which is equipped a groove to the size of the rod for connecting the coupler and rods with the spring consoles, and the heat sink is made of heat-resistant material, which is cast iron, or aluminum-based alloys, or nickel- and chromium-based alloys, or aluminum oxide, or beryllium oxide, or nitride boron, or silicon carbide, or glassy carbon, or steatite, and the turnkey section in the middle part of the screed is made in the form of a polyhedron, and the heat exchangers are made in the form of air or liquid cooling radiators, or the heat exchangers are made in the form of thermal gravity pipes.
Недостатком указанного устройства является то, что теплоприемник имеет всего две рабочих стороны для передачи тепла термоэлектрическим модулям, в то время как другие две стороны имеют тепловую изоляцию и не используются, что значительно сокращает количество одновременно устанавливаемых термоэлектрических модулей на корпусе теплоприемника для генерации электрической энергии, а значит, снижается эффективность его использования по вышеописанной схеме.The disadvantage of this device is that the heat receiver has only two working sides for transferring heat to thermoelectric modules, while the other two sides are thermally insulated and are not used, which significantly reduces the number of simultaneously installed thermoelectric modules on the body of the heat receiver to generate electrical energy, and This means that the effectiveness of its use according to the above scheme is reduced.
Наиболее близким к заявленному решению является термоэлектрический генераторный модуль (патент РФ №186073, МПК H01L 35/28, опубл. 28.12.2018 Бюл. №1), содержащий частично заполненный жидким теплоносителем термосифон, имеющий теплоприемные трубки, размещенные в зоне нагрева теплоносителя, размещенные на поверхности термосифона термоэлектрические батареи, имеющие тепловой контакт своей внутренней поверхностью с термосифоном и имеющие токопередающие шины, отличающийся тем, что для отвода тепла от термоэлектрических батарей используется второй термосифон, частично заполненный жидким теплоносителем, размещенный на наружной поверхности термоэлектрических батарей и имеющий тепловой контакт с термоэлектрическими батареями, а также имеющий в своей верхней части радиатор воздушного охлаждения, кроме того термоэлектрические батареи имеют кольцевую геометрию.The closest to the claimed solution is a thermoelectric generator module (RF patent No. 186073, IPC H01L 35/28, publ. December 28, 2018 Bulletin No. 1), containing a thermosyphon partially filled with liquid coolant, having heat receiving tubes placed in the heating zone of the coolant, placed on the surface of the thermosiphon are thermoelectric batteries having thermal contact with their inner surface with the thermosiphon and having current-transmitting tires, characterized in that a second thermosyphon is used to remove heat from the thermoelectric batteries, partially filled with a liquid coolant, placed on the outer surface of the thermoelectric batteries and having thermal contact with the thermoelectric batteries batteries, and also has an air-cooling radiator in its upper part; in addition, thermoelectric batteries have a ring geometry.
Недостатком указанного устройства является использование закрытого контура жидкого теплоносителя второго термосифона, вследствие чего отвод тепла от контура ограничен характеристиками воздушного радиатора. Кроме того, использование естественной конвекции при охлаждении жидкого теплоносителя второго термосифона без принудительной циркуляции существенно уменьшает количество вырабатываемого тока термоэлектрическими батареями, вследствие их недостаточного охлаждения.The disadvantage of this device is the use of a closed coolant liquid circuit of the second thermosyphon, as a result of which heat removal from the circuit is limited by the characteristics of the air radiator. In addition, the use of natural convection when cooling the coolant liquid of the second thermosyphon without forced circulation significantly reduces the amount of current generated by thermoelectric batteries due to their insufficient cooling.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую за счет использования обратного термоэлектрического эффекта Зеебека (А.С.Бернштейн, Термоэлектрические генераторы. - Москва: Госэнергоиздат, 1956. - 3 с.).The objective of the proposed utility model is to increase the efficiency of converting thermal energy into electrical energy through the use of the inverse thermoelectric Seebeck effect (A.S. Bernstein, Thermoelectric generators. - Moscow: Gosenergoizdat, 1956. - 3 p.).
Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном термоэлектрическом генераторе с жидкостным охлаждением, содержащем корпус, теплоприемник, выполненный из теплопроводящего материала в виде пустотелой профилированной трубы квадратного сечения, термоэлектрические модули, располагаемые на четырех гранях теплоприемника и имеющие с ним тепловой контакт, а также четыре жидкостных теплообменника, примыкающих своей рабочей плоскостью к охлаждаемым сторонам термоэлектрических модулей и имеющие с ними тепловой контакт, при этом жидкостные теплообменники имеют по 2 штуцера, для входа и выхода теплоносителя и соединяются друг с другом при помощи трубок гидравлически последовательно, при этом один штуцер первого и один штуцер четвертого теплообменника остаются открытыми для подсоединения внешнего сосуда с охлаждающей жидкостью любого объема, обеспечивая прохождение охлаждающей жидкости через теплообменники под действием силы тяжести, сопровождаемое поглощением тепла от термоэлектрических модулей, в соответствии с эффектом Зеебека, фиксация теплообменников осуществляется при помощи ободков квадратной формы, выполненных из листовой стали, в каждом из которых выполнены отверстия для установки стяжных болтов и фиксирующих гаек, а для ограничения перемещения термоэлектрических модулей вдоль стенок теплоприемника в нижней его части выполнен упор из листовой стали, толщиной 1-2 мм, крепящийся к теплоприемнику при помощи заклепок.The solution to the problem is achieved by the fact that in the known liquid-cooled thermoelectric generator containing a housing, a heat sink made of heat-conducting material in the form of a hollow profiled square pipe, thermoelectric modules located on four faces of the heat sink and having thermal contact with it, as well as four liquid heat exchangers, adjacent with their working plane to the cooled sides of thermoelectric modules and having thermal contact with them, while the liquid heat exchangers have 2 fittings for the inlet and outlet of the coolant and are connected to each other using tubes hydraulically in series, with one fitting of the first and one fitting of the fourth heat exchanger remains open for connecting an external vessel with coolant of any volume, ensuring the passage of coolant through the heat exchangers under the influence of gravity, accompanied by the absorption of heat from thermoelectric modules, in accordance with the Seebeck effect, the heat exchangers are fixed using square rims made made of sheet steel, in each of which there are holes for installing coupling bolts and fixing nuts, and to limit the movement of thermoelectric modules along the walls of the heat sink, in its lower part there is a stop made of sheet steel, 1-2 mm thick, attached to the heat sink with rivets.
Термоэлектрический генератор может содержать скобу с выполненными в ней отверстиями, которая соединяется с фиксирующими ободками при помощи болтового соединения и разделяет ободки на равное расстояние друг от друга, обеспечивая равномерное усилие прижатия теплообменников к термоэлектрическим модулям, при этом верхней частью скоба крепится к теплоприемнику при помощи болта и гайки, а болт имеет необходимую длину и проходит через отверстия, выполненные в стенках теплоприемника.The thermoelectric generator may contain a bracket with holes made in it, which is connected to the fixing rims using a bolted connection and separates the rims at an equal distance from each other, providing a uniform pressing force of the heat exchangers to the thermoelectric modules, while the upper part of the bracket is attached to the heat receiver using a bolt and nuts, and the bolt has the required length and passes through the holes made in the walls of the heat receiver.
Термоэлектрический генератор может содержать узел регулировки нагрева теплоприемника, состоящего из вала, располагаемого в отверстиях, выполненных в корпусе теплоприемника, на котором при помощи заклепок крепится воздушная заслонка, при этом осевая фиксация вала с заслонкой обеспечена за счет двух шайб стопорных, контргайки и гайки барашка.The thermoelectric generator may contain a unit for adjusting the heating of the heat sink, consisting of a shaft located in holes made in the body of the heat sink, on which an air damper is attached using rivets, while axial fixation of the shaft with the damper is ensured by two lock washers, a lock nut and a wing nut.
Термоэлектрический генератор может содержать съемное основание с ножками, выполненное из листовой оцинкованной стали, термокамеру, служащую для сжигания органического топлива и выполненную из листовой нержавеющей стали с открытым верхом и перфорацией, термоизоляцию, размещенную между термокамерой и основанием и выполненную из листового термоизоляционного материала, например, из асбестокартона, заклепок, соединяющих термокамеру, термоизоляцию и основание в единую сборочную единицу, при этом соединение основания с корпусом термоэлектрического генератора реализовано при помощи магнитов, прикрепленных к корпусу генератора посредством кронштейнов.The thermoelectric generator may contain a removable base with legs made of galvanized steel sheet, a thermal chamber used for burning organic fuel and made of stainless steel sheet with an open top and perforation, thermal insulation placed between the thermal chamber and the base and made of sheet thermal insulating material, for example, made of asbestos cardboard, rivets connecting the thermal chamber, thermal insulation and base into a single assembly unit, while the connection of the base to the body of the thermoelectric generator is realized using magnets attached to the generator body by means of brackets.
На фиг. 1 - общий вид термоэлектрического генератора с жидкостным охлаждением, соответствующий формуле полезной модели;In fig. 1 - general view of a thermoelectric generator with liquid cooling, corresponding to the formula of the utility model;
на фиг. 2 - вид термоэлектрического генератора сверху; in fig. 2 - top view of the thermoelectric generator;
на фиг. 3 - вид спереди;in fig. 3 - front view;
на фиг. 4 и 5 представлены соответствующие разрезы.in fig. 4 and 5 show the corresponding sections.
Термоэлектрический генератор с жидкостным охлаждением включает в себя корпус 1 из нержавеющей стали, пустотелый теплоприемник 2 квадратного сечения, выполненный из теплопроводящего материала, термоэлектрические модули 3, теплообменники 4, ободок 5, болты стяжные 6, гайки фиксирующие 7, скоба 8, болт 9, гайка 10, заслонка воздушная 11, вал 12, заклепки 13, шайба стопорная 14, контргайка 15, гайка барашек 16, трубки соединительные 17, штуцера теплообменника 18, упор 19, заклепки 20, основание 21, термоизоляция 22, термокамера 23, заклепки 24, ножки 25, магниты 26, кронштейны 27.The thermoelectric generator with liquid cooling includes a housing 1 made of stainless steel, a hollow heat sink 2 of square section made of heat-conducting material, thermoelectric modules 3, heat exchangers 4, rim 5, coupling bolts 6, fixing nuts 7, bracket 8, bolt 9, nut 10, air damper 11, shaft 12, rivets 13, lock washer 14, lock nut 15, wing nut 16, connecting tubes 17, heat exchanger fittings 18, stop 19, rivets 20, base 21, thermal insulation 22, heat chamber 23, rivets 24, legs 25, magnets 26, brackets 27.
Термоэлектрический генератор с жидкостным охлаждением работает следующим образом.A liquid-cooled thermoelectric generator operates as follows.
Внутрь термокамеры 23 загружается и воспламеняется органическое топливо, которым может служить воск, масло, спирт, керосин, после чего на основание 21, имеющего ножки 25 сверху ставится корпус 1 термоэлектрического генератора с жидкостным охлаждением. За счет магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 26, закрепленными к корпусу 1 посредством кронштейнов 27, основание 21, выполненное из оцинкованной листовой стали, прилипает к магнитам 26, обеспечивая возможность перемещения термоэлектрического генератора вместе с основанием в любое удобное место. При сжигании органического топлива в термокамере 23 происходит выделение продуктов горения, которые, устремляясь вверх, приводят к прогреву пустотелого теплоприемника 2, выполненного из теплопроводящего материала, например, из алюминиевых сплавов, меди. В то же время к теплообменникам 4 обеспечивается подвод охлаждающей жидкости посредством штуцеров теплообменника 18 от любого сосуда, содержащего охлаждающую жидкость, способную под собственным напором проходить через все теплообменники, соединенные гидравлически последовательно и удаляться в окружающую среду. Термоэлектрические модули 3, расположенные между наружными стенками теплоприемника 2 и теплообменниками 4 испытывают на себе разницу температур, вследствие чего начинает вырабатывать электрический ток за счет обратного термоэлектрического эффекта Зеебека.Organic fuel, which can be wax, oil, alcohol, kerosene, is loaded and ignited inside the heat chamber 23, after which the housing 1 of a liquid-cooled thermoelectric generator is placed on top of the base 21, which has legs 25. Due to the magnetic field created by permanent magnets 26, attached to the body 1 by means of brackets 27, the base 21, made of galvanized sheet steel, sticks to the magnets 26, making it possible to move the thermoelectric generator along with the base to any convenient place. When organic fuel is burned in heat chamber 23, combustion products are released, which, rushing upward, lead to heating of the hollow heat sink 2, made of heat-conducting material, for example, aluminum alloys or copper. At the same time, the heat exchangers 4 are provided with a supply of coolant through the fittings of the heat exchanger 18 from any vessel containing a coolant capable of passing under its own pressure through all heat exchangers connected hydraulically in series and being removed into the environment. Thermoelectric modules 3 located between the outer walls of the heat receiver 2 and the heat exchangers 4 experience a temperature difference, as a result of which they begin to generate electric current due to the reverse thermoelectric Seebeck effect.
При помощи величины открытия воздушной заслонки 11 регулируется время нахождения горячих газов внутри теплоприемника 4, а значит и интенсивность нагрева термоэлектрических модулей 3. Так, например, при полностью открытой воздушной заслонке 11, нагретые газы беспрепятственно проходят через внутреннее пространство теплоприемника 2, и удаляются в окружающую среду. При прикрытой воздушной заслонке 11, скорость прохождения нагретых газов через внутреннее пространство теплоприемника 2 снижается, при этом интенсивность теплопередачи от газа к стенке теплоприемника 2 возрастает, а значит, будет возрастать величина нагрева термоэлектрических модулей 3. При полностью закрытой воздушной заслонке 11 процесс горения топлива в термокамере 23 становится невозможным по причине невозможности удаления продуктов горения топлива в окружающую среду и дальнейшему прекращению процесса горения.Using the opening value of the air damper 11, the residence time of the hot gases inside the heat sink 4 is regulated, and hence the heating intensity of the thermoelectric modules 3. So, for example, with the air damper 11 fully open, the heated gases freely pass through the internal space of the heat sink 2 and are removed into the surrounding Wednesday. When the air damper 11 is closed, the rate of passage of heated gases through the internal space of the heat receiver 2 decreases, while the intensity of heat transfer from the gas to the wall of the heat receiver 2 increases, which means that the heating value of the thermoelectric modules 3 will increase. With the air damper 11 completely closed, the fuel combustion process in thermal chamber 23 becomes impossible due to the impossibility of removing fuel combustion products into the environment and further stopping the combustion process.
Основание 21 выполнено из оцинкованной листовой стали и крепится к корпусу термогенератора 1 при помощи четырех магнитов 26 закрепленных на кронштейнах 27 при помощи клея, при этом кронштейны 27 являются продолжением корпуса термоэлектрического генератора 1.The base 21 is made of galvanized sheet steel and is attached to the body of the thermoelectric generator 1 using four magnets 26 fixed to brackets 27 with glue, while the brackets 27 are a continuation of the body of the thermoelectric generator 1.
Ободки 5 при помощи болта стяжного 6 и гайки фиксирующей 7 обеспечивают прижатие теплообменников 4 к термоэлектрическим модулям 3, а те, соответственно к наружным стенкам теплоприемника 2, имеющего квадратное сечение. Термоэлектрические модули 3 имеют тепловой контакт с теплоприемником 2 и теплообменниками 4.The rims 5, using a coupling bolt 6 and a fixing nut 7, ensure that the heat exchangers 4 are pressed against the thermoelectric modules 3, and those, respectively, against the outer walls of the heat receiver 2, which has a square cross-section. Thermoelectric modules 3 have thermal contact with the heat receiver 2 and heat exchangers 4.
Термоэлектрический генератор имеет ободки квадратной формы 5, выполненные из листовой стали, которые за счет собственной упругости обеспечивают равномерное усилие прижатия теплообменников 4 к термоэлектрическим модулям 3 посредством болтов стяжных 6 и прижимных шайб 8.The thermoelectric generator has square-shaped rims 5 made of sheet steel, which, due to their own elasticity, provide uniform pressing force of the heat exchangers 4 to the thermoelectric modules 3 by means of coupling bolts 6 and pressure washers 8.
Термоэлектрический генератор содержит скобу 8 с выполненными в ней отверстиями, которая соединяется с ободками 8 при помощи болтового соединения 6 и разделяет ободки 5 на равное расстояние друг от друга, обеспечивая равномерное усилие прижатия теплообменников 4 к термоэлектрическим модулям 3. Верхней частью скоба 8 крепится к теплоприемнику 2 при помощи болта 9 и гайки 10, при этом болт 9 имеет необходимую длину и проходит через отверстия, выполненные в стенках теплоприемника 2.The thermoelectric generator contains a bracket 8 with holes made in it, which is connected to the rims 8 using a bolted connection 6 and separates the rims 5 at an equal distance from each other, providing a uniform pressing force of the heat exchangers 4 to the thermoelectric modules 3. The upper part of the bracket 8 is attached to the heat sink 2 using bolt 9 and nut 10, while bolt 9 has the required length and passes through the holes made in the walls of the heat sink 2.
Для ограничения перемещения термоэлектрических модулей 3 вдоль стенок теплоприемника 2 в нижней его части располагается упор 19, крепящийся к теплоприемнику при помощи заклепочного соединения 20.To limit the movement of thermoelectric modules 3 along the walls of the heat sink 2, a stop 19 is located in its lower part, attached to the heat sink using a rivet connection 20.
Термокамера 23 имеет квадратную форму с открытым верхом, выполнена из листовой стали, имеет перфорацию и крепится к основанию 21 при помощи заклепочного соединения 24 с использованием термоизоляции 22.Thermal chamber 23 has a square shape with an open top, is made of sheet steel, has perforations and is attached to the base 21 using a rivet connection 24 using thermal insulation 22.
Таким образом, при выполнении термоэлектрического генератора с жидкостным охлаждением, в соответствии с формулой полезной модели, осуществляется преобразование тепловой энергии в электрическую термоэлектрическими модулями, размещенными между теплоприемником и теплообменниками, за счет обратного термоэлектрического эффекта Зеебека, возникающего под действием разности температур на горячей и холодной стороне термоэлектрических элементов. Источником тепла может служить любое доступное органическое топливо, которое размещается в термокамере, например, воск, парафин, масло, керосин, спирт и др.Thus, when making a thermoelectric generator with liquid cooling, in accordance with the formula of the utility model, thermal energy is converted into electrical energy by thermoelectric modules placed between the heat receiver and heat exchangers, due to the reverse thermoelectric Seebeck effect, which occurs under the influence of the temperature difference on the hot and cold sides thermoelectric elements. The heat source can be any available organic fuel that is placed in a heat chamber, for example, wax, paraffin, oil, kerosene, alcohol, etc.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности работы термоэлектрического генератора с жидкостным охлаждением, обеспечивающим преобразование тепловой энергии в электрическую посредством сжигания органического топлива в термокамере. Указанное повышение обеспечивается за счет эффекта Зеебека с возможностью регулирования интенсивности нагрева теплоприемника путем изменения положения воздушной заслонки. Это свидетельствует о решении поставленной задачи.The technical result provided by the above set of features is to increase the operating efficiency of a liquid-cooled thermoelectric generator, which ensures the conversion of thermal energy into electrical energy by burning organic fuel in a heat chamber. This increase is ensured due to the Seebeck effect with the ability to regulate the heating intensity of the heat sink by changing the position of the air damper. This indicates that the task has been solved.
Предлагаемый термоэлектрический генератор с жидкостным охлаждением может быть использован для зарядки аккумуляторов и других устройств в зонах, где отсутствует централизованное электроснабжение. При этом достоинствами генератора являются отсутствие движущихся и изнашивающихся частей, бесшумность работы, простота эксплуатации и долговечность.The proposed liquid-cooled thermoelectric generator can be used to charge batteries and other devices in areas where there is no centralized power supply. At the same time, the advantages of the generator are the absence of moving and wearing parts, quiet operation, ease of operation and durability.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU224498U1 true RU224498U1 (en) | 2024-03-28 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529437C2 (en) * | 2013-01-23 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие Квант" | Thermoelectric generator |
| RU162936U1 (en) * | 2015-12-09 | 2016-06-27 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения") | THERMOELECTRIC GENERATOR HOUSEHOLD WITH LIQUID COOLING |
| RU186073U1 (en) * | 2018-09-06 | 2018-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") | THERMOELECTRIC GENERATOR MODULE |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2529437C2 (en) * | 2013-01-23 | 2014-09-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие Квант" | Thermoelectric generator |
| RU162936U1 (en) * | 2015-12-09 | 2016-06-27 | Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения") | THERMOELECTRIC GENERATOR HOUSEHOLD WITH LIQUID COOLING |
| RU186073U1 (en) * | 2018-09-06 | 2018-12-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ВГТУ") | THERMOELECTRIC GENERATOR MODULE |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Heat transfer enhancement of a modularised thermoelectric power generator for passenger vehicles | |
| WO2019085398A1 (en) | Power battery pack having heat superconducting heat exchanger and power battery pack system | |
| Borcuch et al. | Analysis of the fins geometry of a hot-side heat exchanger on the performance parameters of a thermoelectric generation system | |
| KR100986657B1 (en) | An apparatus for thermoelectric generator and cooling | |
| WO2015130827A2 (en) | Compact high power density thermoelectric generator | |
| RU2697406C1 (en) | Air heating device | |
| CN101882898A (en) | Low temperature smoke temperature difference generator | |
| RU2696020C1 (en) | Combined cooling system of electronic units | |
| RU2529437C2 (en) | Thermoelectric generator | |
| RU224498U1 (en) | LIQUID-COOLED THERMOELECTRIC GENERATOR | |
| Zarifi et al. | Utilizing finned tube economizer for extending the thermal power rate of TEG CHP system | |
| CN202229285U (en) | Fireless multifunctional heating drier | |
| RU2650439C1 (en) | Universal thermal power generator, options | |
| US3460524A (en) | Thermionic power and heat source | |
| JP2004140202A (en) | Thermoelectric conversion system | |
| RU186073U1 (en) | THERMOELECTRIC GENERATOR MODULE | |
| Musiał et al. | The influence of a dispersion cone on the temperature distribution in the heat exchanger of a thermoelectric generator | |
| Liu et al. | Optimal number of thermoelectric couples in a heat pipe assisted thermoelectric generator for waste heat recovery | |
| Punnachaiya et al. | Development of low grade waste heat thermoelectric power generator. | |
| Elghool et al. | Investigation on the performance of a prototype of thermo-electric generation with heat pipe-heat sink | |
| CN110847998A (en) | Oil pan with heating device | |
| RU172184U1 (en) | OIL TRANSFORMER COOLING DEVICE | |
| EP3664277A1 (en) | Thermoelectric generation device | |
| JP3571390B2 (en) | LNG cold heat power generation system | |
| RU189936U1 (en) | THERMOELECTRIC GENERATOR MODULE |