排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及排氣余熱利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]船用柴油機(jī)排氣余熱蘊(yùn)藏著與有效功當(dāng)量的熱量，回收余熱能量可提高燃油經(jīng)濟(jì)性能。目前適用于船用柴油機(jī)的排氣余熱利用技術(shù)如下:
[0003](I)廢氣渦輪增壓:排氣推動(dòng)渦輪機(jī)，帶動(dòng)壓氣機(jī)工作，實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣增壓；使燃油燃燒充分，提高動(dòng)力裝置經(jīng)濟(jì)性能；但渦輪增壓只能利用部分排氣余熱，屬于高速運(yùn)動(dòng)部件，噪聲較大，不適用于特殊用途的船舶，適用范圍較窄。
[0004](2)余熱制冷:以熱能為動(dòng)力，利用某種介質(zhì)物態(tài)變換實(shí)現(xiàn)制冷。但余熱制冷結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，造價(jià)高，在空間緊湊的船舶上，往往沒(méi)有足夠的空間安裝余熱制冷裝置。
[0005](3)余熱發(fā)電:余熱加熱蒸汽或者驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。該方法的缺陷在于能源利用品級(jí)較低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重，運(yùn)動(dòng)件復(fù)雜，維護(hù)復(fù)雜。
[0006](4)改良燃燒:加熱燃油，提高燃油燃燒性能。該方法重點(diǎn)在于改良燃燒，而并沒(méi)有充分利用余熱能量。
[0007](5)余熱鍋爐:加熱水媒介產(chǎn)生飽和蒸汽后加熱燃油、滑油。該方法的缺陷在于結(jié)構(gòu)笨重，余熱利用率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡(jiǎn)要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡(jiǎn)化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0009]本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少的排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)，并進(jìn)一步滿(mǎn)足能量利用率高、余熱利用范圍廣且不影響柴油機(jī)動(dòng)力輸出等需求。
[0010]本發(fā)明提供一種排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)，包括:
[0011]換熱單元，包括至少一個(gè)換熱模塊，所述換熱模塊用于將排氣的熱量傳遞給導(dǎo)熱流體；
[0012]熱電單元，包括至少一個(gè)、與所述換熱模塊--對(duì)應(yīng)的熱電子單元，所述熱電子單元包括至少一個(gè)熱電模塊，所述熱電模塊用于在所述導(dǎo)熱流體和冷卻流體的作用下將熱能轉(zhuǎn)化為電能；以及，
[0013]電源管理單元，與所述熱電單元連接，用于接收所述熱電模塊輸出的電能，并輸出電能或存儲(chǔ)電能。
[0014]本發(fā)明的諸多實(shí)施例提供的排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)通過(guò)導(dǎo)熱流體交換排氣余熱，利用熱電器件實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換，從而滿(mǎn)足了船用柴油機(jī)余熱利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量利用率高等需求；
[0015]本發(fā)明的諸多實(shí)施例提供的排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)不含有運(yùn)動(dòng)部件，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)噪聲、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)、占用空間小、單位體積供電量高等優(yōu)點(diǎn)；
[0016]本發(fā)明的一些實(shí)施例采用階梯式換熱模塊，充分回收排氣的余熱，采用導(dǎo)熱油作為載熱介質(zhì)，并進(jìn)一步使用控制系統(tǒng)控制導(dǎo)熱油的溫度，使導(dǎo)熱油溫度穩(wěn)定在熱電模塊的最佳工作溫度，從而實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換效率的最大化；
[0017]本發(fā)明的諸多實(shí)施例將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能，減少了能源轉(zhuǎn)換的中間環(huán)節(jié)，提高了能量利用率的同時(shí)便于在船舶上應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0018]參照下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說(shuō)明，會(huì)更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類(lèi)似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類(lèi)似的附圖標(biāo)記來(lái)表示。
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)的工藝原理圖。
[0021]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0022]10換熱單元
[0023]30熱電單元
[0024]50電源管理單元
[0025]11換熱模塊
[0026]12高溫?fù)Q熱模塊
[0027]13中溫?fù)Q熱模塊
[0028]14低溫?fù)Q熱模塊
[0029]31熱電子單元
[0030]311熱電模塊
[0031]71控制模塊
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說(shuō)明中省略了與本發(fā)明無(wú)關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0033]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]如圖1所示，本實(shí)施例的排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)包括:
[0035]換熱單元10，包括至少一個(gè)換熱模塊11，所述換熱模塊用于將排氣的熱量傳遞給導(dǎo)熱流體；
[0036]熱電單元30，包括至少一個(gè)、與換熱模塊11--對(duì)應(yīng)的熱電子單元31，熱電子單元31包括至少一個(gè)熱電模塊311，熱電模塊311用于在所述導(dǎo)熱流體和冷卻流體的作用下將熱能轉(zhuǎn)化為電能；
[0037]電源管理單元50，與熱電單元30連接，用于接收熱電模塊311輸出的電能，并輸出電能或存儲(chǔ)電能。
[0038]具體地，如圖1所示，在本實(shí)施例中，換熱單元10包括m個(gè)換熱模塊11，對(duì)應(yīng)地，熱電單元30包括m個(gè)與所述m個(gè)換熱模塊11--對(duì)應(yīng)的熱電子單元，每個(gè)熱電子單元中包括η個(gè)串聯(lián)的熱電模塊311，其中，m為正整數(shù)，η為大于I的正整數(shù)。在一些實(shí)現(xiàn)中，所述導(dǎo)熱流體為導(dǎo)熱油，所述冷卻流體為冷卻水。
[0039]當(dāng)m為I時(shí)，排氣進(jìn)入換熱單元10后通過(guò)換熱模塊11，換熱模塊11將所述排氣的熱量傳遞給流經(jīng)自身的導(dǎo)熱流體，所述導(dǎo)熱流體吸收熱量后，流入對(duì)應(yīng)的熱電子單元31，并依次流過(guò)第11熱電模塊、第12熱電模塊、…、第In熱電模塊，以供各熱電模塊在第一導(dǎo)熱流體和第一冷卻流體的作用下分別將熱能轉(zhuǎn)化為電能。電源管理單元50與熱電子單元31連接，接收各熱電模塊311輸出的電能，并輸出額定功率的電能，或?qū)π铍姵剡M(jìn)行充電從而存儲(chǔ)電能。
[0040]當(dāng)m大于I時(shí)，排氣進(jìn)入換熱單元10后，通過(guò)第一換熱模塊、第二換熱模塊、…、第m換熱模塊，每個(gè)換熱模塊11將所述排氣的熱量傳遞給流經(jīng)自身的導(dǎo)熱流體。第一導(dǎo)熱流體流經(jīng)所述第一換熱模塊吸收所述排氣熱量后，流入對(duì)應(yīng)的第一熱電子單元，并依次流過(guò)第11熱電模塊、第12熱電模塊、…、第In熱電模塊，以供各熱電模塊在第一導(dǎo)熱流體和第一冷卻流體的作用下分別將熱能轉(zhuǎn)化為電能。類(lèi)似的，各熱電子單元31中的熱電模塊311分別將各導(dǎo)熱流體的熱能轉(zhuǎn)化為電能。電源管理單元50分別與各熱電子單元31連接，接收各熱電模塊311輸出的電能，并輸出額定功率的電能，或?qū)π铍姵剡M(jìn)行充電從而存儲(chǔ)電能。
[0041]在一優(yōu)選實(shí)施例中，換熱單元10包括多個(gè)換熱模塊11時(shí)，所述多個(gè)換熱模塊11串聯(lián)連接，所述排氣依次流經(jīng)所述串聯(lián)的換熱模塊11。即第一換熱模塊、第二換熱模塊、…、第m換熱模塊串聯(lián)連接，排氣依次通過(guò)所述第一換熱模塊、第二換熱模塊、…、第m換熱模塊。本優(yōu)選實(shí)施例采用階梯式換熱模塊，可充分利用排氣的余熱。
[0042]圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的排氣余熱溫差熱電系統(tǒng)的工藝原理圖。如圖2所示，在一優(yōu)選實(shí)施例中，換熱單元10包括依次串聯(lián)連接的高溫?fù)Q熱模塊12、中溫?fù)Q熱模塊13和低溫?fù)Q熱模塊14。所述排氣依次流經(jīng)高溫?fù)Q熱模塊12、中溫?fù)Q熱模塊13、低溫?fù)Q熱模塊14。本優(yōu)選實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于兼顧了采用階梯式換熱模塊從而充分利用排氣余熱，和不采用過(guò)多換熱模塊和熱電子單元從而保持結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用空間小的優(yōu)點(diǎn)。
[0043]在一優(yōu)選實(shí)施例中，所述導(dǎo)熱流體流經(jīng)換熱模塊11吸收熱量后，依次流經(jīng)換熱模塊11所對(duì)應(yīng)的熱電子單元31中第一熱電模塊至第n熱電模塊的高溫端面；
[0044]所述冷卻流體與所述導(dǎo)熱