專利名稱:一種超導液傳熱溫差發(fā)電機的制作方法
技術領域:
本發(fā)明涉及一種熱能溫差發(fā)電裝置,特別是一種超導液傳熱溫差發(fā)電機。
背景技術:
半導體溫差發(fā)電可直接將熱能轉變?yōu)殡娔埽词乖谥挥形⑿夭畲嬖诘那闆r下也能應用,是使用范圍很廣的綠色環(huán)保型能源,它無需化學反應,也無機械運動,因而具有無噪音、無污染、無磨損、重量輕、使用壽命長等特點,被廣泛應用于工業(yè)余熱、廢熱的回收利用、航天輔助電力系統中。利用塞貝克效應將溫差直接轉換為電能的方法很多,其中以半導體溫差發(fā)電模塊的技術最為成熟,可選擇的半導體溫差發(fā)電模塊的品種也很多,用半導體溫差發(fā)電模塊制造的半導體發(fā)電機,只要存在溫差即能發(fā)電,工作時無噪音、無污染,使用壽命長、免維護、 低成本,是一種應用廣泛及前景廣闊的物理電源。目前超導技術在導熱領域中處于領先地位,而決定超導體導熱率和傳熱速度的關鍵因素是工作介質,工作介質因為工作溫度的不同而采用不同的物質。但不管利用何種介質,它的工作原理都是先吸熱蒸發(fā),蒸發(fā)的介質流向低溫端放熱凝結,如此循環(huán),熱量就通過介質的吸熱放熱進行傳遞。傳統工業(yè)中使用的傳熱介質一般多是水或水蒸氣,少數行業(yè)中也使用油類或某些氣體作為傳熱介質。氣體介質的導熱系數很小,導熱效率低。而油類介質的導熱系數雖然稍大一些,但是成本較大,不適合廣泛使用。最廣泛使用的是水類介質, 其缺點是導熱系數小,傳熱慢。另外水介質中常常含有雜質,容易結垢并腐蝕金屬管道,特別是水垢形成后嚴重影響傳熱。所以在密閉系統中利用汽化潛熱大、導熱效果好、無腐蝕的超導液進行傳熱和換熱,提高換熱器導熱及換熱效率,達到高效節(jié)能、環(huán)保的目的。隨著保護環(huán)境、節(jié)約能源的呼聲越來越高,合理的利用蒸汽、太陽能、地熱能、工業(yè)余熱余能及各種溫差能,并利用溫差來進行大規(guī)模的發(fā)電可能是未來發(fā)展的大方向,人們對使用高效率的溫差發(fā)電產品的需求也更加迫切。
發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的是提供了一種超導液傳熱溫差發(fā)電機進行大規(guī)模發(fā)電的裝置, 該裝置采用超導液進行傳熱與換熱,可以利用蒸汽、太陽能、地熱能及工業(yè)余熱等溫差來發(fā)電,其通用性較強,不局限于某一種溫差能的利用。本發(fā)明的具體實施方案是,提供一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是見附圖1,熱流體從管1流進后,分流進入支管,然后進一步分流后進入板式換熱器模塊,在換熱器模塊內部通過超導液將熱量傳到換熱器的兩個平面上,形成熱端,該平面上并聯或串聯安放半導體溫差發(fā)電片,形成溫差發(fā)電片的高溫端面,高溫端面的熱量通過溫差發(fā)電片傳到低溫端面,低溫端面的溫差發(fā)電片與冷端接觸,進行散熱。流過換熱器的熱流體從管2流出。冷流體從管3流進后,分流進入支管,然后進一步分流進入板式換熱器模塊,通過超導液在換熱器模塊的兩個端面形成冷端。流過換熱器的冷流體從管4流出。當通入冷熱流體后,在相鄰換熱器的端面就形成熱端和冷端,將半導體溫差發(fā)電片以并聯或串聯的方式安放在相鄰換熱器的端面之間,即產生溫差發(fā)電。整個裝置通過底座6及支架 7、8進行固定。見附圖2,為超導液傳熱溫差發(fā)電機換熱器模塊的主視圖,具體為附圖1中5的主視圖,附圖2中的平壁面3為高溫或低溫端面,與半導體溫差發(fā)電片緊密接觸,傳遞熱量,產生溫差而發(fā)電,肋4的厚度小于溫差發(fā)電片厚度的二分之一,用于固定溫差發(fā)電片,密封口 5用于向換熱器模塊內充填超導液,一個充填一個排氣,換熱器模塊的材料為耐腐蝕、導熱率高的金屬材料。見附圖3,為板式換熱器模塊內部結構圖,具體為附圖2A-A方向的剖面圖,附圖3 中圓管1內是冷或熱流體的流通通道,圓管1外壁與加強筋3、平壁面4構成空腔2,空腔2 內充填超導液,在圓管1內流體與平壁面4之間進行熱量的傳遞與交換,加強筋3起支撐與固定作用,密封口 5用于向換熱器模塊內充填超導液,換熱器模塊可以一體拉伸成型或整體澆鑄成型。見附圖4,為換熱器模塊的局部立體視圖,具體為附圖2中去掉進口管1及其分支管連接的端蓋后的內部結構圖,加強筋3的兩端與蓋板連接處留有間隙,或加強筋3上開孔,使盛裝超導液的空腔2形成連通體,便于整個換熱器內充填超導液,超導液為ZGM介質或其它導熱率高、無毒無腐蝕的傳熱介質。見附圖5,為熱流體換熱器模塊1、半導體溫差發(fā)電片組3、冷流體換熱器模塊2依次交替排列并緊密接觸,在溫差發(fā)電片的兩個端面形成高溫端與低溫端,產生溫差而發(fā)電。
圖1為本發(fā)明一種超導液傳熱溫差發(fā)電機的立體視圖1——熱流體進口管、2——熱流體出口管、3——冷流體進口管、4——冷流體出口管、5——換熱器模塊、6——底座、7——固定支架、8——固定支架圖2為本發(fā)明一種超導液傳熱溫差發(fā)電機的換熱模塊的主視圖,具體為圖1中換熱器模塊5的主視圖1——進口管、2——出口管、3——平壁面、4——肋、5——密封口圖3為本發(fā)明一種超導液傳熱溫差發(fā)電機的換熱模塊的剖面圖,具體為圖2中A-A 方向的剖面圖1—冷或熱流體管、2——空腔、3——加強筋、4——平壁面、5——密封口圖4為本發(fā)明一種超導液傳熱溫差發(fā)電機的換熱模塊局部立體視圖,具體為圖2 中去掉進口管1及其分支管連接的端蓋后的內部結構圖1—冷或熱流體管、2——空腔、3——加強筋、4——平壁面、5——肋圖5為本發(fā)明一種超導液傳熱溫差發(fā)電機的換熱器組裝圖1——熱流體換熱器模塊、2——冷流體換熱器模塊、3——半導體溫差發(fā)電片組本發(fā)明一種超導液傳熱溫差發(fā)電機具有如下優(yōu)點換熱器模塊內采用超導液傳熱,并且熱流體換熱器模塊與冷流體換熱器模塊內可以采用沸點不同的超導液介質,加強傳熱效果。超導液具有導熱效率高、傳熱速度快、無腐蝕等優(yōu)點,同時在換熱器模塊的平壁面上的溫度均勻,便于半導體溫差發(fā)電片發(fā)出高品質的電能。結構簡單緊湊,安全性能可靠,電轉換效率高,可以移動使用,也可以固定安裝,安裝使用方便,與傳統的火力、水力發(fā)電相比較,具有工作時無噪音、無污染,使用壽命長、免維護、低成本、不用附加其它能源,只要有溫差存在即可發(fā)電,是一種應用廣泛及前景廣闊的物理電源。尤其在太陽能、地熱能、工業(yè)余熱等的熱發(fā)電利用上有突出的應用空間。
具體實施例方式下面結合附圖1、2、5通過具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明將附圖2中的板式換熱器模塊內充填超導液并密封,根據具體情況可以真空充填,也可以常壓充填,根據熱流體與冷流體溫度的不同,熱流體換熱器模塊與冷流體換熱器模塊內可以選用沸點不同的超導液,然后按附圖5的方式把熱流體換熱器模塊、溫差發(fā)電片組、冷流體換熱器模塊進行依次交替組裝,溫差發(fā)電片組的一面與熱流體換熱器模塊的高溫端面緊密接觸,另一面與冷流體換熱器模塊的低溫端面緊密接觸,并用底座及支架進行固定成附圖1的形式,其中冷、熱換熱器模塊的個數及溫差發(fā)電片組數可根據實際情況進行確定。見附圖1,熱流體從管1流進后,分流進入支管,然后進一步分流后進入板式換熱器模塊,在換熱器內部通過超導液將熱量傳到換熱器的兩個平面上,形成熱端,該平面上并聯或串聯安放半導體溫差發(fā)電片,形成溫差發(fā)電片的高溫端面,高溫端面的熱量通過溫差發(fā)電片傳到低溫端面,低溫端面的溫差發(fā)電片與冷端接觸,進行散熱。流過換熱器的熱流體從管2流出。冷流體從管3流進后,分流進入支管,然后進一步分流后進入換熱器,通過超導液在換熱器的兩個端面形成冷端。流過換熱器的冷流體從管4流出。當通入冷熱流體后,在相鄰換熱器的端面就形成高溫面和低溫面,在半導體溫差發(fā)電片組的兩個端面形成溫差, 該溫差即驅動溫差發(fā)電片發(fā)出直流電,該電源可逆變成220V的電源使用,也可直接供負載使用或給蓄電池充電。
權利要求
1.一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是上述發(fā)電機具體組成如下附圖1中,熱流體從管1流進后,分流進入支管,然后進一步分流后進入板式換熱器,在換熱器內部通過超導液將熱量傳到板式換熱器的兩個平面上,形成熱端,該平面上并聯或串聯安放半導體溫差發(fā)電片,形成溫差發(fā)電片的高溫端面,高溫端面的熱量通過溫差發(fā)電片傳到低溫端面,低溫端面的溫差發(fā)電片與冷端接觸,進行散熱,流過換熱器的熱流體從管2流出,冷流體從管 3流進后,分流進入支管,然后進一步分流后進入換熱器,通過超導液在換熱器的兩個端面形成冷端,流過換熱器的冷流體從管4流出,當通入冷熱流體后,在相鄰換熱器的端面就形成高溫面和低溫面,將半導體溫差發(fā)電片以并聯或串聯的方式安放在相鄰換熱器的端面之間,即產生溫差發(fā)電,整個裝置通過底座6及支架7、8進行固定。
2.根據權利要求1所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是附圖2中所述板式換熱器模塊由流體進口管1、流體出口管2、平面3、平面上固定半導體溫差發(fā)電片的肋4及充填超導液的密封口 5組成。
3.根據權利要求2所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機的板式換熱器模塊,其特征是附圖3為板式換熱器模塊的內部結構圖,由流體管1、盛裝超導液的空腔2、加強筋3、平壁面 4及充填超導液的密封口 5組成,加強筋3的兩端與蓋板連接處留有間隙,或加強筋3上開孔,使盛裝超導液的空腔2形成連通體。
4.根據權利要求1所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是附圖5中熱流體板式換熱器模塊1、半導體溫差發(fā)電片組3、冷流體板式換熱器模塊2依次交替排列并緊密接觸, 在溫差發(fā)電片的兩個端面形成高溫端與低溫端,產生溫差而發(fā)電。
5.根據權利要求1所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是附圖1中所述板式換熱器模塊5可以一體拉伸成型或整體澆鑄成型。
6.根據權利要求1所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是所述冷熱板式換熱器模塊管束內的流體,熱流體可以是蒸汽、煙氣、地熱水、熱油及工業(yè)余熱、廢熱等,冷流體可以是空氣、冷水、冷油等。
7.根據權利要求1所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是所述板式換熱器模塊為耐腐蝕、導熱率高的金屬材料,外接管可以是金屬管或耐中低溫的非金屬管。
8.根據權利要求1所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是所述板式換熱器模塊內的超導液為ZGM介質或其它導熱率高、無毒無腐蝕的傳熱介質。
9.根據權利要求1所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是所述超導液傳熱溫差發(fā)電機的工作溫度范圍為溫差發(fā)電片所允許的溫度范圍內。
10.根據權利要求1所述的一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,其特征是所述超導液傳熱溫差發(fā)電機可單臺或多臺串并聯使用,發(fā)出的電能,可直接連接負載運行,也可給蓄電池充電或逆變?yōu)?20V的電源供電網使用。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超導液傳熱溫差發(fā)電機,屬于新能源技術的開發(fā)與利用領域。其特征是發(fā)電機組成如下熱流體從管1流進,分流進入支管,再分流后進入板式換熱器,在換熱器內部通過超導液將熱量傳到換熱器的兩個平面上,該平面上并聯或串聯安放半導體溫差發(fā)電片,形成高溫端面,高溫端面的熱量通過溫差發(fā)電片傳到低溫端面,低溫端面與冷端接觸,進行散熱。流過換熱器的熱流體從管2流出。冷流體從管3流進管4流出,在板式換熱器的板面上形成冷端。半導體溫差發(fā)電片及換熱器冷熱端面交替排列,產生溫差而發(fā)出電能。本發(fā)明提供了一種利用蒸汽、煙氣、工業(yè)廢熱、地熱及太陽能等進行大規(guī)模發(fā)電的方法,既節(jié)能又環(huán)保。
文檔編號H02N11/00GK102427320SQ20121000027
公開日2012年4月25日 申請日期2012年1月1日 優(yōu)先權日2012年1月1日
發(fā)明者劉繼平, 吳有維, 白丹, 章世斌, 蘇振磊 申請人:章世斌