專利名稱：基于多流道的工業(yè)余熱環(huán)形溫差發(fā)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫差發(fā)電器，尤其是涉及一種基于多流道的工業(yè)余熱環(huán)形溫差發(fā)電器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前全世界都提倡節(jié)能減排，因為能源形勢十分嚴(yán)峻，主要表現(xiàn)為需求增長快，供給、儲備緊張，使用效率低下，浪費、污染嚴(yán)重。我國能源利用效率和能源形勢更是不容樂觀，為緩解我國能源、資源與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的矛盾，響應(yīng)國家建設(shè)環(huán)境友好型和資源節(jié)約型社會的目標(biāo)，必須顯著提高能源、資源利用效率，大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。工業(yè)余熱資源普遍存在，特別在鋼鐵、化工、石油、建材、輕工和食品等行業(yè)的生產(chǎn)過程中，都存在豐富的余熱資源，所以充分利用余熱資源是節(jié)能的主要內(nèi)容之一，余熱利用的潛力很大，在當(dāng)前節(jié)約能源中占重要地位。余熱資源按其來源不同可劃分為六類高溫?zé)煔獾挠酂幔邷禺a(chǎn)品和爐渣的余熱，冷卻介質(zhì)的余熱，可燃廢氣、廢液和廢料的余熱，廢汽、廢水余熱，化學(xué)反應(yīng)余熱。余熱回收方式各種各樣，但總體分為熱回收(直接利用熱能)和動力回收(轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿螂娏υ儆?兩大類。溫差發(fā)電技術(shù)是利用熱電轉(zhuǎn)換材料直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能，和其它的能量轉(zhuǎn)換方式相比，具有清潔，無噪音污染和有害物質(zhì)排放，高效，壽命長，堅固，可靠性高，穩(wěn)定等一系列優(yōu)點。已在航空和軍事等一些特殊領(lǐng)域發(fā)揮了無可替代的作用。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展和更新，以半導(dǎo)體和半導(dǎo)體化合物為主要轉(zhuǎn)換材料的溫差發(fā)電技術(shù)正逐步向工業(yè)化和民用化的方向發(fā)展。但是目前國內(nèi)外溫差發(fā)電的研究存在一些不足，首先主要的研究工作都集中在新型熱電材料的開發(fā)上，對溫差發(fā)電器的設(shè)計研究相對前者較少；其次現(xiàn)有的溫差發(fā)電器熱流通道較少，通道截面積較小，流阻較大，影響流體的流動，少數(shù)熱流通道面積較大的溫差發(fā)電器熱端接觸面積不夠大`，這樣對熱量沒有進(jìn)行最高效的利用。因此設(shè)計出一種基于多流道的工業(yè)余熱環(huán)形溫差發(fā)電器具有非?，F(xiàn)實的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于多流道的工業(yè)余熱環(huán)形溫差發(fā)電器，能利用工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣、廢水等流體的余熱進(jìn)行發(fā)電；多個熱流通道能增大流體流動的截面積，降低了流動過程中的阻力，；多個熱交換面能提高余熱利用效率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案
本發(fā)明包括一個高溫端熱交換器，η個低溫端熱交換器，數(shù)目相等的多個P型熱電臂和N型熱電臂，多個導(dǎo)流片，2η個輸出電極，η個絕熱上端蓋，η個絕熱下端蓋，絕熱填充材料，η個數(shù)目相等的進(jìn)水管和排水管；
高溫端熱交換器包括內(nèi)部的正η邊環(huán)形柱體，外部的圓環(huán)形柱體，連接內(nèi)部的正η邊環(huán)形柱體和外部的圓環(huán)形柱體的2η個輻射狀的平板；熱流能從正η邊環(huán)形柱體內(nèi)側(cè)的正η邊環(huán)形通道，正η邊環(huán)形柱體外側(cè)、圓環(huán)形柱體內(nèi)側(cè)和2η個輻射狀的平板三者構(gòu)成的η個扇形熱流通道流過；
每個低溫端熱交換器位于正n邊環(huán)形柱體的一條邊、圓環(huán)形柱體內(nèi)側(cè)和相鄰的2個平行的平板三者構(gòu)成的空間中，每個低溫端熱交換器有4個冷交換面，每個低溫端熱交換器內(nèi)部均有4個冷卻水通道，4個冷卻水通道兩端分別與進(jìn)水管和排水管相連；數(shù)目相等的多個P型熱電臂和N型熱電臂用導(dǎo)流片陣列型串聯(lián)成兩列成一組，每組分別嵌入在低溫端熱交換器和高溫端熱交換器之間，構(gòu)成一個溫差發(fā)電器模塊，每個溫差發(fā)電器模塊均有兩個輸出電極，分別位于各自溫差發(fā)電器模塊上側(cè)；每對P型熱電臂和N型熱電臂中間，用絕熱填充材料填充；以上所述的n數(shù)目均相等。所述每個溫差發(fā)電器模塊的上、下端用絕熱上端蓋和絕熱下端蓋與高溫端熱交換器構(gòu)成每個溫差發(fā)電模塊的殼體，輸出電極和進(jìn)水管均伸出絕熱上端蓋外側(cè)，排水管均伸出絕熱下端蓋外側(cè)；熱電臂陣列與殼體之間用絕熱填充材料填充；將11個溫差發(fā)電模塊的輸出電極串聯(lián)或并聯(lián)連接使用。所述每個低溫端熱交換器均有4個冷交換面；所述高溫端熱交換器有4n個熱交換面。本發(fā)明具有的有益效果
1 .該溫差發(fā)電器能利用工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣、廢水等流體的余熱進(jìn)行發(fā)電。2.該溫差發(fā)電器具有多個熱流通道，增大流體流動的截面積，降低了熱流阻力。3.該溫差發(fā)電器具有多個熱交換面，提高了余熱利用效率。


圖1是本發(fā)明的正面整體結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的反面整體結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視圖。圖4是本發(fā)明的高溫端熱交換器結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明的溫差發(fā)電模塊圖。圖中1.高溫端熱交換器，2.低溫端熱交換器，3.扇形熱流通道，4.正n邊形熱流通道，5. P型熱電臂，6. N型熱電臂，7.導(dǎo)流片，8.絕熱填充材料，9.冷卻水通道，10.進(jìn)水管，11.排水管，12.絕熱上端蓋，13，絕熱下端蓋，14.輸出電極，15.圓環(huán)形柱體，16.平板，17.正n邊環(huán)形柱體。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。如圖1 圖5所示，本發(fā)明包括一個高溫端熱交換器l，n個低溫端熱交換器2，數(shù)目相等的多個P型熱電臂5和N型熱電臂6，多個導(dǎo)流片7，2n個輸出電極14，n個絕熱上端蓋12，n個絕熱下端蓋13，絕熱填充材料8，n個數(shù)目相等的進(jìn)水管10和排水管11。高溫端熱交換器I包括內(nèi)部的正n邊環(huán)形柱體17，外部的圓環(huán)形柱體15，連接內(nèi)部的正n邊環(huán)形柱體17和外部的圓環(huán)形柱體15的2n個輻射狀的平板16 ;熱流能從正n邊環(huán)形柱體17內(nèi)側(cè)的正n邊環(huán)形通道4，正n邊環(huán)形柱體17外側(cè)、圓環(huán)形柱體15內(nèi)側(cè)和2n個輻射狀的平板16三者構(gòu)成的n個扇形熱流通道3流過。
每個低溫端熱交換器2位于正η邊環(huán)形柱體17的一條邊、圓環(huán)形柱體15內(nèi)側(cè)和相鄰的2個平行的平板16三者構(gòu)成的空間中，每個低溫端熱交換器2有4個冷交換面，每個低溫端熱交換器2內(nèi)部均有4個冷卻水通道9，4個冷卻水通道9兩端分別與進(jìn)水管10和排水管11相連；數(shù)目相等的多個P型熱電臂5和N型熱電臂6用導(dǎo)流片7陣列型串聯(lián)成兩列成一組，每組分別嵌入在低溫端熱交換器2和高溫端熱交換器I之間，構(gòu)成一個溫差發(fā)電器模塊，每個溫差發(fā)電器模塊均有兩個輸出電極14,分別位于各自溫差發(fā)電器模塊上側(cè)；每對P型熱電臂5和N型熱電臂6中間，用絕熱填充材料8填充；以上所述的η數(shù)目均相
坐寸ο所述每個溫差發(fā)電器模塊的上、下端用絕熱上端蓋12和絕熱下端蓋13與高溫端熱交換器I構(gòu)成每個溫差發(fā)電模塊的殼體，輸出電極14和進(jìn)水管10均伸出絕熱上端蓋12外側(cè)，排水管11均伸出絕熱下端蓋13外側(cè)；熱電臂陣列與殼體之間用絕熱填充材料8填充；將η個溫差發(fā)電模塊的輸出電極14串聯(lián)或并聯(lián)連接使用。所述每個低溫端熱交換器(2)均有4個冷交換面；所述高溫端熱交換器(I)有4η個熱交換面。本發(fā)明的具體實施過程如下(針對η=6的情形)
如圖5所示，數(shù)目相等的多個P型熱電臂5和N型熱電臂6使用導(dǎo)流片7陣列型串聯(lián)成兩列成一組，每組分別嵌入安裝在4個冷交換面上，每對P型熱電臂5和N型熱電臂6中間，用絕熱填充材料8填充，絕熱填充材料8選用泡沫塑料；
如圖3所示，將6個如圖5所示的結(jié)構(gòu)嵌入式安裝在如圖4所示的高溫端熱交換器I中，高溫端熱交換器I包 括三部分第一部分是內(nèi)部的正六邊環(huán)形柱體17，第二部分是外部的圓環(huán)形柱體15，第三部分是連接內(nèi)、外部環(huán)形的12個輻射狀的平板16，熱流從正六邊環(huán)形柱體內(nèi)側(cè)正六邊環(huán)形通道4，正六邊環(huán)形柱體17外側(cè)、圓環(huán)形柱體15內(nèi)側(cè)和12個輻射狀平板16三者構(gòu)成的6個扇形熱流通道3流過；熱電臂陣列與高溫端熱交換器I之間的空白用絕熱填充材料8填充，絕熱填充材料8選用泡沫塑料。如圖1和圖2所示，在每個溫差發(fā)電模塊的上、下側(cè)分別安裝絕熱上端蓋12和絕熱下端蓋13，與高溫端熱交換器I構(gòu)成每個溫差發(fā)電模塊的殼體，安裝時保證輸出電極14伸出絕熱上端蓋外側(cè)，再分別將6個進(jìn)水管10和6個排水管11連接在冷卻水通道9上，保證每個進(jìn)水管10伸出絕熱上端蓋12外側(cè)，每個排水管11伸出絕熱下端蓋13外側(cè)；最后將整個溫差發(fā)電器安裝在工業(yè)上的熱流通道的內(nèi)側(cè)使用，根據(jù)需求將6個溫差發(fā)電模塊的輸出電極14串聯(lián)或并聯(lián)連接，該溫差發(fā)電器共有6個扇形熱流通道和I個正六邊環(huán)形柱體熱流通道，共有24個熱交換面。上述具體實施方式
用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于多流道的工業(yè)余熱環(huán)形溫差發(fā)電器，其特征在于包括一個高溫端熱交換器(1)，η個低溫端熱交換器(2)，數(shù)目相等的多個P型熱電臂(5)和N型熱電臂(6)，多個導(dǎo)流片(7)，2η個輸出電極(14)，η個絕熱上端蓋(12)，η個絕熱下端蓋(13)，絕熱填充材料(8), η個數(shù)目相等的進(jìn)水管(10)和排水管(11)； 高溫端熱交換器(I)包括內(nèi)部的正η邊環(huán)形柱體(17)，外部的圓環(huán)形柱體(15)，連接內(nèi)部的正η邊環(huán)形柱體(17 )和外部的圓環(huán)形柱體(15 )的2η個輻射狀的平板(16 );熱流能從正η邊環(huán)形柱體(17)內(nèi)側(cè)的正η邊環(huán)形通道(4)，正η邊環(huán)形柱體(17)外側(cè)、圓環(huán)形柱體(15)內(nèi)側(cè)和2η個輻射狀的平板(16)三者構(gòu)成的η個扇形熱流通道(3)流過； 每個低溫端熱交換器(2)位于正η邊環(huán)形柱體(17)的一條邊、圓環(huán)形柱體(15)內(nèi)側(cè)和相鄰的2個平行的平板(16)三者構(gòu)成的空間中，每個低溫端熱交換器(2)有4個冷交換面，每個低溫端熱交換器(2)內(nèi)部均有4個冷卻水通道(9)，4個冷卻水通道(9)兩端分別與進(jìn)水管(10)和排水管(11)相連；數(shù)目相等的多個P型熱電臂(5)和N型熱電臂(6)用導(dǎo)流片(7)陣列型串聯(lián)成兩列成一組，每組分別嵌入在低溫端熱交換器(2)和高溫端熱交換器(I)之間，構(gòu)成一個溫差發(fā)電器模塊，每個溫差發(fā)電器模塊均有兩個輸出電極(14),分別位于各自溫差發(fā)電器模塊上側(cè)；每對P型熱電臂(5)和N型熱電臂(6)中間，用絕熱填充材料(8)填充；以上所述的η數(shù)目均相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多流道的工業(yè)余熱環(huán)形溫差發(fā)電器，其特征在于所述每個溫差發(fā)電器模塊的上、下端用絕熱上端蓋(12)和絕熱下端蓋(13)與高溫端熱交換器(I)構(gòu)成每個溫差發(fā)電模塊的殼體，輸出電極(14)和進(jìn)水管(10)均伸出絕熱上端蓋(12)外側(cè)，排水管(11)均伸出絕熱下端蓋(13)外側(cè)；熱電臂陣列與殼體之間用絕熱填充材料(8)填充；將η個溫差發(fā)電模塊的輸出電極(14)串聯(lián)或并聯(lián)連接使用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多流道的工業(yè)余熱環(huán)形溫差發(fā)電器，其特征在于所述每個低溫端熱交換器(2 )均有4個冷交換面；所述高溫端熱交換器(I)有4η個熱交換面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于多流道的工業(yè)余熱環(huán)形溫差發(fā)電器。包括一個高溫端熱交換器，n個低溫端熱交換器，數(shù)目相等的多個P型和N型熱電臂，多個導(dǎo)流片，2n個輸出電極，n個絕熱上端蓋，n個絕熱下端蓋，絕熱填充材料，n個數(shù)目相等的進(jìn)水管和排水管，n個扇形熱流通道和1個正n邊形熱流通道，4n個熱交換面，以上所述的n數(shù)目均相等。本發(fā)明的提供的環(huán)形溫差發(fā)電器，能利用工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣、廢水等流體的余熱進(jìn)行發(fā)電；多個熱流通道能增大流體流動的截面積，降低流動過程中的阻力；多個熱交換面能提高余熱利用效率。
文檔編號H02N11/00GK103036483SQ20121054074
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者梅德慶, 李洋, 姚喆赫, 王輝, 沈輝, 陳子辰 申請人:浙江大學(xué)