一種微凸臺(tái)陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種微凸臺(tái)陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊。微凸臺(tái)陣列安裝在熱交換模塊底板的上端面，上端與上蓋板的下端面接觸，左、右側(cè)板分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊底板的左側(cè)和右側(cè)，進(jìn)、出流口分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端；熱流體從進(jìn)流口進(jìn)入溫差發(fā)電器熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺(tái)陣列進(jìn)行對(duì)流換熱后，從出流口流出；整個(gè)溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊的上部，作為溫差發(fā)電器的熱端。采用微凸臺(tái)陣列結(jié)構(gòu)，與微通道結(jié)構(gòu)相比增加了對(duì)流換熱面積，提高了熱交換效率；微凸臺(tái)采用菱形錯(cuò)排陣列，能使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，流體變得更為紊亂，對(duì)流換熱更劇烈；微凸臺(tái)陣列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，生產(chǎn)成本較低，適合批量化生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種微凸臺(tái)陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種溫差發(fā)電器熱交換模塊，尤其是涉及一種微凸臺(tái)陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊。
技術(shù)背景
[0002]現(xiàn)在人類(lèi)面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)，因此，人們?cè)诓粩嗟貙ふ倚碌奶娲茉矗瑹犭姴牧蠝夭畎l(fā)電是一種新型的發(fā)電方式，利用塞貝克效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能。以熱電材料溫差發(fā)電模塊制造的半導(dǎo)體發(fā)電機(jī)只要有溫差存在即能發(fā)電。它具有清潔、無(wú)噪音污染、無(wú)毒害物質(zhì)排放、高效、壽命長(zhǎng)、堅(jiān)固、可靠性高、穩(wěn)定等一系列優(yōu)點(diǎn)，符合綠色環(huán)保要求，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。常見(jiàn)的熱電材料有低溫段Bi2Te3合金，中溫段PbTe合金，高溫段SiGe合金等。
[0003]溫差發(fā)電器的應(yīng)用已經(jīng)從最初的軍事和航天空間站擴(kuò)展到日常生活和環(huán)保方面。在我們的周?chē)兄嗟摹坝酂帷笨梢岳?，廢汽熱、廢水熱和廢火熱等等；在能源日益緊張的今天，溫差發(fā)電器對(duì)余熱的應(yīng)用迫在眉睫。熱交換模塊是溫差發(fā)電器的重要組成部分，是溫差發(fā)電器與外界交換熱量的部件。熱交換主要有兩個(gè)方面，一是廢氣、廢液余熱與溫差發(fā)電器熱端的熱交換，二是溫差發(fā)電器冷端與冷卻水的熱交換。熱交換模塊的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是增大換熱效率，好的熱交換模塊可以使廢熱利用率大大提高，冷卻效率也同樣提高，這樣溫差發(fā)電器兩端溫差也隨之增加，最終發(fā)電器輸出功率得以提高。增加熱交換模塊內(nèi)部的有效換熱面積和流體在熱交換模塊內(nèi)部紊亂程度是提高換熱效率的有效途徑之一。根據(jù)已有文獻(xiàn)資料，隨著換熱設(shè)備單元尺度的減小，對(duì)流換熱系數(shù)不斷提高，使設(shè)備的傳熱得到了不斷地強(qiáng)化。其中微凸臺(tái)陣列結(jié)構(gòu)的傳熱性能尤為出色，這是因?yàn)?由于微凸臺(tái)陣列的存在，流體的流動(dòng)變得較為無(wú)序，流體單元間混合加劇，增加了對(duì)流換熱；另外，由于熱流更易在兩個(gè)微凸臺(tái)之間的微小空隙中被捕捉而傳遞更多的熱量。交錯(cuò)排列的微凸臺(tái)陣列和直線排列的微凸臺(tái)陣列相比，能夠使流體變得更為無(wú)序，使得對(duì)流換熱更劇烈。因此，在溫差發(fā)電器熱交換模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中引入錯(cuò)排微凸臺(tái)陣列將很大程度上增大熱交換模塊的對(duì)流換熱系數(shù)，可有效提高熱交換模塊的換熱性能，從而使熱交換模塊更加緊湊、高效和實(shí)用。微凸臺(tái)陣列結(jié)構(gòu)已經(jīng)被引入到醇類(lèi)重整制氫微反應(yīng)器和液體燃料蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，用來(lái)替代微通道結(jié)構(gòu)，都取得了很好的應(yīng)用效果。目前。國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)的溫差發(fā)電器熱交換模塊采用微通道結(jié)構(gòu)，增加了有效換熱面積和流體在熱交換模塊內(nèi)部滯留時(shí)間。但是，目前尚無(wú)文獻(xiàn)資料提及微凸臺(tái)陣列溫差發(fā)電器熱交換模塊結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型目的在于提供一種微凸臺(tái)陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊，結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高，既可作為溫差發(fā)電器熱端，也可作為溫差發(fā)電器冷端。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]本實(shí)用新型包括熱交換模塊底板,上蓋板,左側(cè)板,右側(cè)板，微凸臺(tái)陣列，進(jìn)流口和出流口 ；微凸臺(tái)陣列安裝在熱交換模塊底板的上端面，微凸臺(tái)陣列上端與上蓋板的下端面接觸，左側(cè)板和右側(cè)板分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊底板的左側(cè)和右側(cè)，進(jìn)流口和出流口分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端；熱流體從進(jìn)流口進(jìn)入溫差發(fā)電器熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺(tái)陣列進(jìn)行對(duì)流換熱后，從出流口流出；整個(gè)溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊的上部，作為溫差發(fā)電器的熱端。
[0007]所述的微凸臺(tái)陣列的陣列結(jié)構(gòu)為錯(cuò)排陣列，每行微凸臺(tái)均勻分布，行與行之間均勻交錯(cuò)排列。
[0008]所述的微凸臺(tái)陣列中，微凸臺(tái)橫截面形狀為菱形或圓形。
[0009]本實(shí)用新型具有的有益效果:
[0010]1、溫差發(fā)電器熱交換模塊采用微凸臺(tái)陣列結(jié)構(gòu)，與微通道結(jié)構(gòu)相比增加了對(duì)流換熱面積，提聞了熱交換效率。
[0011]2、微凸臺(tái)采用特征尺寸為0.1-1mm的菱形而非圓形，陣列結(jié)構(gòu)采用錯(cuò)排陣列而非直排陣列，這都能使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，流體變得更為紊亂，對(duì)流換熱更劇烈。
[0012]3、微凸臺(tái)陣列結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，生產(chǎn)成本較低，適合大規(guī)模批量化模具生產(chǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型在溫差發(fā)電模塊上的安裝圖。
[0015]圖3是本實(shí)用新型拆除上蓋板的俯視圖。
[0016]圖4是本實(shí)用新型拆除左側(cè)板和右側(cè)板的正視圖。
[0017]圖5是本實(shí)用新型的進(jìn)流口右視圖或出流口左視圖。
[0018]圖中:1、熱交換模塊底板，2、上蓋板，3、左側(cè)板，4、右側(cè)板，5、微凸臺(tái)陣列，6、進(jìn)流
口，7、出流口，8、溫差發(fā)電模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020]如圖1?圖5所示，本實(shí)用新型包括熱交換模塊底板I，上蓋板2，左側(cè)板3，右側(cè)板4，微凸臺(tái)陣列5，進(jìn)流口 6和出流口 7 ;微凸臺(tái)陣列5安裝在熱交換模塊底板I的上端面，微凸臺(tái)陣列5上端與上蓋板2的下端面接觸，左側(cè)板3和右側(cè)板4分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I的左側(cè)和右側(cè)，進(jìn)流口 6和出流口 7分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端；熱流體從進(jìn)流口 6進(jìn)入溫差發(fā)電器熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺(tái)陣列5進(jìn)行對(duì)流換熱后，從出流口 7流出；整個(gè)溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊8的上部，作為溫差發(fā)電器的熱端。
[0021]微凸臺(tái)陣列5的陣列結(jié)構(gòu)為錯(cuò)排陣列，每行微凸臺(tái)均勻分布，行與行之間均勻交錯(cuò)排列。
[0022]微凸臺(tái)陣列5中，微凸臺(tái)橫截面形狀為菱形或圓形。微凸臺(tái)陣列5采用微成形或3D打印成形。
[0023]底板I和微凸臺(tái)陣列5采用熱傳導(dǎo)性能較好的材料，如銅合金；上蓋板2、左側(cè)板
3、右側(cè)板4、進(jìn)流口 6和出流口 7采用熱傳導(dǎo)性能較差的材料，如304不銹鋼。[0024]本實(shí)用新型的具體實(shí)施過(guò)程如下:
[0025]如圖3所示，微凸臺(tái)陣列5位于溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I之上，與溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I 一體，微凸臺(tái)陣列5有12行，第I，3，5，7，9，11奇數(shù)行每行有11個(gè)菱形微凸臺(tái)，第2、4，6，8，10，12偶數(shù)行每行有10個(gè)菱形微凸臺(tái)，奇數(shù)行的菱形微凸臺(tái)與偶數(shù)行的菱形微凸臺(tái)交錯(cuò)排列，微凸臺(tái)陣列5共有6X 11+6X 10=126個(gè)菱形微凸臺(tái)，同一行的菱形微凸臺(tái)兩兩間距保持一致，相鄰奇數(shù)行與偶數(shù)行的行間距也保持一致；左側(cè)板3固定于溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I上端面左側(cè)，右側(cè)板4固定于溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I上端面右側(cè)，微凸臺(tái)陣列5與左側(cè)板3和右側(cè)板4之間留有間隙。
[0026]如圖1，圖2和圖4所示，進(jìn)流口 6和出流口 7位于溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端，上蓋板2位于溫差發(fā)電器熱交換模塊上部，上蓋板2的下端面與微凸臺(tái)陣列5的上端面接觸，一定壓降的熱流體經(jīng)進(jìn)流口 6流入熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺(tái)陣列5進(jìn)行換熱，再由出流口 7流出熱交換模塊；整個(gè)溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊8的上端面，作為溫差發(fā)電器的熱端，與溫差發(fā)電器的冷端形成溫度差，進(jìn)行發(fā)電。
[0027]如圖5所示，進(jìn)流口 6和出流口 7為錐形流道結(jié)構(gòu)，進(jìn)流口 6沿流體流入方向截面積增大，出流口 7沿流體流出方向截面積減小。
【權(quán)利要求】
1.一種微凸臺(tái)陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊，其特征在于:包括熱交換模塊底板(I)，上蓋板(2)，左側(cè)板(3)，右側(cè)板(4)，微凸臺(tái)陣列(5)，進(jìn)流口(6)和出流口(7);微凸臺(tái)陣列(5)安裝在熱交換模塊底板(I)的上端面，微凸臺(tái)陣列(5)上端與上蓋板(2)的下端面接觸，左側(cè)板(3 )和右側(cè)板(4 )分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊底板(I)的左側(cè)和右側(cè)，進(jìn)流口(6)和出流口(7)分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端；熱流體從進(jìn)流口(6)進(jìn)入溫差發(fā)電器熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺(tái)陣列(5)進(jìn)行對(duì)流換熱后，從出流口(7)流出；整個(gè)溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊(8 )的上部，作為溫差發(fā)電器的熱端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微凸臺(tái)陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊，其特征在于:所述的微凸臺(tái)陣列(5)的陣列結(jié)構(gòu)為錯(cuò)排陣列，每行微凸臺(tái)均勻分布，行與行之間均勻交錯(cuò)排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微凸臺(tái)陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊，其特征在于:所述的微凸臺(tái)陣列(5)中，微凸臺(tái)橫截面形狀為菱形或圓形。
【文檔編號(hào)】H02N11/00GK203590074SQ201320670653
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】李洋, 梅德慶, 姚喆赫, 王輝, 婁心洋, 陳子辰 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)