專利名稱：一種超導液傳熱溫差發(fā)電機的制作方法
技術(shù)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(shù)：
半導體溫差發(fā)電可直接將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，即使在只有微小溫差存在的情況下也能應用，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(tǒng)中。利用塞貝克效應將溫差直接轉(zhuǎn)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(shù)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(shù)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(guān)鍵因素是工作介質(zhì)，工作介質(zhì)因為工作溫度的不同而采用不同的物質(zhì)。但不管利用何種介質(zhì)，它的工作原理都是先吸熱蒸發(fā)，蒸發(fā)的介質(zhì)流向低溫端放熱凝結(jié)，如此循環(huán)，熱量就通過介質(zhì)的吸熱放熱進行傳遞。傳統(tǒng)工業(yè)中使用的傳熱介質(zhì)一般多是水或水蒸氣，少數(shù)行業(yè)中也使用油類或某些氣體作為傳熱介質(zhì)。氣體介質(zhì)的導熱系數(shù)很小，導熱效率低。而油類介質(zhì)的導熱系數(shù)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(zhì)， 其缺點是導熱系數(shù)小，傳熱慢。另外水介質(zhì)中常常含有雜質(zhì)，容易結(jié)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(tǒng)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(chǎn)品的需求也更加迫切。

發(fā)明內(nèi)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(nèi)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(lián)或串聯(lián)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(lián)或串聯(lián)的方式安放在相鄰換熱器的端面之間，即產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)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(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，具體為附圖2A-A方向的剖面圖，附圖3 中圓管1內(nèi)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(gòu)成空腔2，空腔2 內(nèi)充填超導液，在圓管1內(nèi)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(nèi)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)充填超導液，超導液為ZGM介質(zhì)或其它導熱率高、無毒無腐蝕的傳熱介質(zhì)。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(chǎn)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(nèi)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(nèi)可以采用沸點不同的超導液介質(zhì)，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(zhì)的電能。結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安全性能可靠，電轉(zhuǎn)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(tǒng)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(jié)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(nèi)充填超導液并密封，根據(jù)具體情況可以真空充填，也可以常壓充填，根據(jù)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(nèi)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(shù)及溫差發(fā)電片組數(shù)可根據(jù)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(nèi)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(lián)或串聯(lián)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(qū)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(quán)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(nèi)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(lián)或串聯(lián)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(lián)或串聯(lián)的方式安放在相鄰換熱器的端面之間，即產(chǎn)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jù)權(quán)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(chǎn)生溫差而發(fā)電。
5.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(nèi)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(nèi)的超導液為ZGM介質(zhì)或其它導熱率高、無毒無腐蝕的傳熱介質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)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(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)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(lián)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(wǎng)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(shù)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(nèi)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(lián)或串聯(lián)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(chǎn)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(quán)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