專利名稱：廢熱利用溫差發(fā)電管道裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)，尤其涉及一種用于匹配水平任意形狀管道余熱利用，基于熱管原理的溫差發(fā)電技術(shù)，屬于工業(yè)余熱發(fā)電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著能源供需矛盾的不斷加深，能源問題已經(jīng)是人類社會發(fā)展急需解決的問題。在大力發(fā)展新能源的同時，提高工業(yè)行業(yè)中一次能源的利用效率也是一條可行之道。我國能源利用率僅為30%左右，比發(fā)達國家低約10%，至少50%的工業(yè)耗能以各種形式的余熱被直接廢棄。如果這部分余熱能夠利用起來，既能有效提高一次能源利用效率，又可以減少企業(yè)熱污染排放，其經(jīng)濟，環(huán)保效益不言而喻。熱管主要依靠自身內(nèi)部工作液體的相變來實現(xiàn)傳熱，具有很高的導(dǎo)熱性，優(yōu)良的等溫性，熱流密度可變性，熱流方向可逆性，恒溫特性和良好的環(huán)境適應(yīng)性。溫差發(fā)電模塊主要是將熱能轉(zhuǎn)換為電能，其工作原理是在半導(dǎo)體兩端面提供一個溫差，從而在半導(dǎo)體兩端產(chǎn)生直流電壓而輸出電能，是一種直接將熱能轉(zhuǎn)換成電能的全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，具有體積小，重量輕，無振動，無噪聲，壽命長等優(yōu)點。針對之前所說工業(yè)余熱，可以將熱管與溫差發(fā)電模塊進行組合，從而回收工業(yè)余熱進行發(fā)電。目前，國內(nèi)外的理論研究并沒有本質(zhì)差別，工業(yè)余熱的回收主要技術(shù)有吸收式系統(tǒng)，吸附式系統(tǒng)，新型材料，熱聲技術(shù)，以及最新的熱輪和熱管技術(shù)。不同的是，國外的余熱回收技術(shù)經(jīng)過長期發(fā)展，已經(jīng)趨于成熟，設(shè)備優(yōu)良，應(yīng)用廣泛。而國內(nèi)中高溫余熱回收技術(shù)推廣應(yīng)用不足，低溫余熱回收技術(shù)水平較低，導(dǎo)致我國工業(yè)余熱回收總體效率很低。在現(xiàn)有熱管溫差發(fā)電技術(shù)中，大多數(shù)研究著重于溫差發(fā)電模塊發(fā)電效率的提高，研究投入大而進展緩慢。而對于熱量從管道到溫差發(fā)電模塊的熱端的傳遞過程關(guān)注較少，只是讓熱管或者溫差發(fā)電模塊簡單的附著于管道表面或者插入管道中，這就必然使得部件的布置受到管道外形的影響甚至增加管道中流體流動阻力，增加系統(tǒng)運行負擔，而且使熱管和溫差發(fā)電模塊處于比較惡劣的工作環(huán)境，不能處于最佳工作狀態(tài)，而且損壞率升高，無形中增加成本資金。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于熱管原理的廢熱利用溫差發(fā)電裝置，其新型的傳熱裝置設(shè)計可匹配任意形狀的管道，并且不需要使熱管插入熱流管道中，還能有效地增加熱流管道傳遞到溫差發(fā)電模塊的熱量，從而避免了熱流管道中流動阻力的產(chǎn)生，并使溫差發(fā)電模塊處于最佳工作狀態(tài)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:熱流管道材料采用泡沫金屬或肋片管(肋片表面經(jīng)粗糙化處理)，從而增加氣化核心，增強沸騰換熱。傳熱裝置是基于熱管原理所設(shè)計，為減少傳熱裝置中工質(zhì)相變轉(zhuǎn)移過程的熱損失，其U形部分(參照圖1)應(yīng)絕熱性能良好，而其與溫差發(fā)電模塊接觸部分應(yīng)導(dǎo)熱性能良好，保證工質(zhì)熱量的高效利用；另外此傳熱裝置可以根據(jù)熱流管道的外形需要匹配設(shè)計，從而使其完全包裹熱流管道，盡可能大的利用換熱面積，有效增加傳遞的熱量，使溫差發(fā)電模塊處于最佳工作狀態(tài)。
本發(fā)明的有益效果:此傳熱裝置基于熱管原理設(shè)計，導(dǎo)熱性高，等溫性，熱流密度可變性能優(yōu)良，并且能夠針對各種外形的水平散熱管道設(shè)計匹配的傳熱裝置，一定程度上解決了傳熱裝置布置受管型影響，與水平管道接觸面積不大，換熱效率低下的問題。裝卸靈活，易于改裝，環(huán)境適應(yīng)能力大大提高。


圖1圖2為廢熱利用溫差發(fā)電管的結(jié)構(gòu)示意圖。(圖1為截面圖，圖2為側(cè)視圖) 圖3為廢熱利用溫差發(fā)電夾持裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中圖1圖2中:1為散熱板翅片；2為溫差發(fā)電模塊；3為傳熱裝置；4為傳熱裝置工質(zhì)；5為熱流管道；6為熱流體；7為絕熱套件；8為內(nèi)外管焊接處。圖3中:1為散熱板翅片；2為溫差發(fā)電模塊；3為傳熱裝置；4為傳熱裝置工質(zhì)；5為熱流管道；6為熱流體；7為絕熱套件；8為導(dǎo)熱介質(zhì)；9為夾持裝置。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。圖1，圖2為廢熱溫差發(fā)電管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示:帶有余熱的中低溫熱流體6在熱流管道5內(nèi)流動，熱流管道5被傳熱裝置工質(zhì)4覆蓋。傳熱裝置3的U型部分材料絕熱性能良好，以減少傳熱裝置工質(zhì)4相變轉(zhuǎn)移過程的熱損失，與溫差發(fā)電模塊2熱端緊密相連的傳熱裝置3水平部分導(dǎo)熱性能良好，保證工質(zhì)熱量的高效率利用。溫差發(fā)電模塊2冷端與散熱板翅片I緊貼，其主要增加與空氣的接觸面積，加強散熱。熱流管道5和傳熱裝置3在端口處焊接(見內(nèi)外管焊接處8 )，保證了傳熱裝置的密封與固定。圖3為廢熱溫差發(fā)電夾持裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。與圖1不同的是此裝置是為匹配已有管道設(shè)計，傳熱裝置3由兩個對稱的異形熱管和夾持裝置9組成。工作時，夾持裝置將異形熱管固定在熱流管道上進行換熱，無需進行焊接，夾持裝置9應(yīng)保證傳熱裝置3與熱流管道5內(nèi)外壁面緊密接觸。其他各部分的連接匹配情況與圖1相同。由于圖1與圖3的工作原理相同，具體實施方式
就借助圖1說明。工業(yè)生產(chǎn)過程中帶有余熱的熱流體6在熱流管道5內(nèi)流動，其熱量被覆蓋在其表面的傳熱裝置工質(zhì)4吸收，傳熱裝置3中已進行抽氣形成一定真空度，所以工質(zhì)4能夠吸熱沸騰。由于傳熱裝置3本身的絕熱性能及絕熱套件7的保溫作用，工質(zhì)4在吸熱，沸騰，上升流動過程散失的能量很小。氣態(tài)的工質(zhì)4在導(dǎo)熱性能很好的傳熱裝置水平部分冷凝為液體，使水平部分溫度升高，液體工質(zhì)由于重力作用而下降，完成吸熱-沸騰-上升-冷凝-下降-吸熱的循環(huán)過程。與傳熱裝置3水平部分緊貼溫差發(fā)電模塊2的熱端接收了此高溫，溫差發(fā)電模塊2的冷端采用布有翅片的散熱系統(tǒng)冷卻，以建立并保持冷熱端足夠的溫差來進行熱電能量轉(zhuǎn)換。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種廢熱溫差發(fā)電管，根據(jù)熱流管道和溫差發(fā)電模塊的具體外形，設(shè)計傳熱裝置的幾何外形來傳遞熱量、連接熱流管道和溫差發(fā)電模塊；其特征是:熱流管道、傳熱裝置、溫差發(fā)電模塊、散熱冷卻系統(tǒng)以及蓄電控制模塊順次連接成整體的一種新型發(fā)電管道一廢熱溫差發(fā)電管；傳熱裝置是基于熱管原理設(shè)計的傳熱裝置，其中的傳熱工質(zhì)直接接觸并完全覆蓋熱流管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢熱溫差發(fā)電裝置，還包括導(dǎo)熱膠，用于溫差發(fā)電模塊和散熱冷卻系統(tǒng)的連接、導(dǎo)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢熱溫差發(fā)電裝置，包括熱流管道、溫差發(fā)電模塊、散熱冷卻系統(tǒng)、蓄電控制模塊，其特征在于:還包括針對管道和溫差發(fā)電裝置連接而設(shè)計的傳熱>J-U裝直。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢熱溫差發(fā)電裝置，這種裝置的熱流管道材料采用泡沫金屬，或者采用肋片管，肋片表面經(jīng)化學處理，從而增加氣化核心，增強沸騰換熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種廢熱溫差發(fā)電裝置，這種裝置的散熱冷卻系統(tǒng)根據(jù)不同工況采取自然對流、強制風冷和循環(huán)水冷等不同散熱方式。
6.一種廢熱溫差發(fā)電夾持裝置，其特征是:夾持裝置、傳熱裝置、溫差發(fā)電模塊、散熱冷卻系統(tǒng)以及蓄電控制模塊連接成整體的一種溫差發(fā)電裝置——廢熱溫差發(fā)電夾持裝置；傳熱裝置是基于熱管原理設(shè)計的傳熱裝置，其中傳熱裝置由兩部分組成，通過加持裝置緊固連接并和熱流管道外表面通過導(dǎo)熱膠緊密接觸；傳熱裝置的外形根據(jù)熱流管道和溫差發(fā)電模塊的具體幾何外形設(shè)計從而從充分用管道外表面積，主要作用:傳遞熱量、連接熱流管道和溫差發(fā)電模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種廢熱溫差發(fā)電裝置，根據(jù)不同工作情況，傳熱裝置組成部分可適當增加減少。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種廢熱溫差發(fā)電裝置，還包括導(dǎo)熱膠，用于溫差發(fā)電模塊和散熱冷卻系統(tǒng)的連接、導(dǎo)熱。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種旨在將生活工業(yè)中的低品位熱能轉(zhuǎn)化為電能的新型管道裝置，主要由熱流管道、傳熱裝置、溫差發(fā)電模塊、散熱冷卻系統(tǒng)以及蓄電控制模塊等5大部分構(gòu)成。熱流管道中的廢熱通過熱管傳熱裝置中工作介質(zhì)相變，傳遞到溫差發(fā)電模塊的熱端，其冷端由散熱系統(tǒng)持續(xù)冷卻，使發(fā)電模塊兩端形成溫差而發(fā)電。采用蓄電控制模塊保證能量轉(zhuǎn)換的連續(xù)性和電能輸出的穩(wěn)定性。對于現(xiàn)有管道，另設(shè)計了一種管道夾持溫差發(fā)電裝置，原理基本一致，但應(yīng)在現(xiàn)有管道和熱管傳熱裝置之間添加導(dǎo)熱膠層減小熱阻。此夾持裝置可根據(jù)現(xiàn)有管道尺寸匹配設(shè)計。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有工業(yè)余熱回收溫差發(fā)電技術(shù)中溫差發(fā)電模塊不受管道外形限制影響及導(dǎo)熱效率不高的缺陷。
文檔編號H02N11/00GK103095184SQ20131001234
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者崔文智, 周隴, 何杰, 焦玉龍 申請人:重慶大學