專利名稱：一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)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(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體溫差發(fā)電可直接將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽词乖谥挥形⑿夭畲嬖诘那闆r下也能應(yīng)用，是使用范圍很廣的綠色環(huán)保型能源，它無需化學(xué)反應(yīng)，也無機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因而具有無噪音、無污染、無磨損、重量輕、使用壽命長等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)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(yīng)將溫差直接轉(zhuǎn)換為電能的方法很多，其中以半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊的技術(shù)最為成熟，可選擇的半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊的品種也很多，用半導(dǎo)體溫差發(fā)電模塊制造的半導(dǎo)體發(fā)電機(jī)，只要存在溫差即能發(fā)電，工作時(shí)無噪音、無污染，使用壽命長、免維護(hù)、 低成本，是一種應(yīng)用廣泛及前景廣闊的物理電源。溫差發(fā)電機(jī)的工作溫度范圍為溫差發(fā)電片所允許的溫度范圍內(nèi)。溫差發(fā)電機(jī)可單臺(tái)或多臺(tái)串并聯(lián)使用，發(fā)出的電能，可直接連接負(fù)載運(yùn)行，也可給蓄電池充電或逆變?yōu)?20V的電源供電網(wǎng)使用。目前超導(dǎo)技術(shù)在導(dǎo)熱領(lǐng)域中處于領(lǐng)先地位，而決定超導(dǎo)體導(dǎo)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?yàn)楣ぷ鳒囟鹊牟煌捎貌煌奈镔|(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(jìn)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(dǎo)熱系數(shù)很小，導(dǎo)熱效率低。而油類介質(zhì)的導(dǎo)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(diǎn)是導(dǎo)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(yán)重影響傳熱。所以在密閉系統(tǒng)中利用汽化潛熱大、導(dǎo)熱效果好、無腐蝕的超導(dǎo)液進(jìn)行傳熱和換熱，提高換熱器導(dǎo)熱及換熱效率，達(dá)到高效節(jié)能、環(huán)保的目的。隨著保護(hù)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?zé)崮?、工業(yè)余熱余能及各種溫差能，并利用溫差來進(jìn)行大規(guī)模的發(fā)電可能是未來發(fā)展的大方向，人們對(duì)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(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)進(jìn)行大規(guī)模發(fā)電的裝置，該裝置采用超導(dǎo)液進(jìn)行傳熱與換熱，可以利用蒸汽、太陽能、地?zé)崮芗肮I(yè)余熱等溫差來發(fā)電，其通用性較強(qiáng)，不局限于某一種溫差能的利用。本發(fā)明的具體實(shí)施方案是，提供一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征是見附圖I，熱流體從熱流體進(jìn)口管(I)流進(jìn)后，分流進(jìn)入支管，然后進(jìn)一步分流后進(jìn)入熱流體換熱器模塊(5a)，在熱流體換熱器模塊(5b)內(nèi)部通過超導(dǎo)液將熱量傳到熱流體換熱器模塊(5a)的兩個(gè)平面上，形成熱端，該平面上并聯(lián)或串聯(lián)安放半導(dǎo)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(jìn)行散熱。流過換熱器的熱流體從熱流體出口管(2)流出。冷流體從冷流體進(jìn)口管(3)流進(jìn)后，分流進(jìn)入支管，然后進(jìn)一步分流進(jìn)入冷流體換熱器模塊(5b)，通過超導(dǎo)液在冷流體換熱器模塊(5b)的兩個(gè)端面形成冷端。流過冷流體換熱器模塊(5b)的冷流體從冷流體出口管(4)流出。當(dāng)通入冷熱流體后，在相鄰換熱器模塊(5)的端面就形成熱端和冷端，將半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(9)以并聯(lián)或串聯(lián)的方式安放在相鄰換熱器模塊的端面之間，即產(chǎn)生溫差發(fā)電。整個(gè)裝置通過底座(6)及固定支架I (7)、固定支架11(8)進(jìn)行固定。見附圖2，為超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)換熱器模塊(5)的主視圖，圖中的平壁面(53)為高溫或低溫端面，與半導(dǎo)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(54)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(55)用于向換熱器模塊內(nèi)充填超導(dǎo)液，一個(gè)充填一個(gè)排氣，換熱器模塊的材料為耐腐蝕、導(dǎo)熱率高的金屬材料。見附圖3，為換熱器模塊(5)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，具體為附圖2 A-A方向的剖面圖，附圖3中冷或熱流體管(56)內(nèi)是冷或熱流體的流通通道，冷或熱流體管(56)外壁與加強(qiáng)筋
(58)、平壁面(53)構(gòu)成空腔(57)，空腔(57)內(nèi)充填超導(dǎo)液，在冷或熱流體管(56)內(nèi)流體與平壁面(53)之間進(jìn)行熱量的傳遞與交換，加強(qiáng)筋(58)起支撐與固定作用，密封口(55)用于向換熱器模塊內(nèi)充填超導(dǎo)液，換熱器模塊(5)為一體拉伸成型或整體燒鑄成型。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(jìn)口管(51)及其分支管連接的端蓋后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，加強(qiáng)筋(58)的兩端與蓋板連接處留有間隙，使盛裝超導(dǎo)液的空腔(57)形成連通體，便于整個(gè)換熱器內(nèi)充填超導(dǎo)液，超導(dǎo)液為ZGM介質(zhì)或其它導(dǎo)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(5a)、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片組(9)、冷流體換熱器模塊(5b)依次交替排列并緊密接觸，在溫差發(fā)電片的兩個(gè)端面形成高溫端與低溫端，產(chǎn)生溫差而發(fā)電。

圖I為本發(fā)明一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)的立體視圖I——熱流體進(jìn)口管、2——熱流體出口管、3——冷流體進(jìn)口管、4——冷流體出口管、5——換熱器模塊、5a——熱流體換熱器模塊、5b——冷流體換熱器模塊、6——底座、7——固定支架I、8——固定支架II、9——半導(dǎo)體溫差發(fā)電片圖2為本發(fā)明一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)的換熱器模塊的主視圖，具體為圖I中換熱器模塊5的主視圖51——進(jìn)口管、52——出口管、53——平壁面、54——肋、55——密封口圖3為本發(fā)明一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)的換熱器模塊的剖面圖，具體為圖2中A—A方向的剖面圖53——平壁面、55——密封口、56——冷或熱流體管、57——空腔、58——加強(qiáng)筋、圖4為本發(fā)明一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)的換熱模塊局部立體視圖，具體為圖2中去掉進(jìn)口管I及其分支管連接的端蓋后的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖53——平壁面、54——肋、56——冷或熱流體管、57——空腔、58——加強(qiáng)筋、圖5為本發(fā)明一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)的局部組裝圖[0022]5a—熱流體換熱器模塊、5b——冷流體換熱器模塊、9——半導(dǎo)體溫差發(fā)電片本發(fā)明一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)具有如下優(yōu)點(diǎn)換熱器模塊內(nèi)采用超導(dǎo)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(diǎn)不同的超導(dǎo)液介質(zhì)，加強(qiáng)傳熱效果。超導(dǎo)液具有導(dǎo)熱效率高、傳熱速度快、無腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)在換熱器模塊的平壁面上的溫度均勻，便于半導(dǎo)體溫差發(fā)電片發(fā)出高品質(zhì)的電能。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安全性能可靠，電轉(zhuǎn)換效率高，可以移動(dòng)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(shí)無噪音、無污染，使用壽 命長、免維護(hù)、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(yīng)用廣泛及前景廣闊的物理電源。尤其在太陽能、地?zé)崮?、工業(yè)余熱等的熱發(fā)電利用上有突出的應(yīng)用空間。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1、2、5通過具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明將附圖2中的換熱器模塊內(nèi)充填超導(dǎo)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(5a)與冷流體換熱器模塊(5b)內(nèi)可以選用沸點(diǎn)不同的超導(dǎo)液，然后按附圖5的方式把熱流體換熱器模塊(5a)、溫差發(fā)電片(9)、冷流體換熱器模塊(5b)進(jìn)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(5a)的高溫端面緊密接觸，另一面與冷流體換熱器模塊(5b)的低溫端面緊密接觸，并用底座(6)及固定支架I (7)、固定支架II (8)進(jìn)行固定成附圖I的形式，其中冷、熱換熱器模塊的個(gè)數(shù)及溫差發(fā)電片組數(shù)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。見附圖1，熱流體從熱流體進(jìn)口管(I)流進(jìn)后，分流進(jìn)入支管，然后進(jìn)一步分流后進(jìn)入熱流體換熱器模塊(5a)，在熱流體換熱器模塊(5a)內(nèi)部通過超導(dǎo)液將熱量傳到熱流體換熱器模塊(5a)的兩個(gè)平面上，形成熱端，該平面上并聯(lián)或串聯(lián)安放半導(dǎo)體溫差發(fā)電片
(9)，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(9)傳到低溫端面，低溫端面的溫差發(fā)電片與冷端接觸，進(jìn)行散熱。流過熱流體換熱器模塊(5a)的熱流體從熱流體出口管(2)流出。冷流體從冷流體進(jìn)口管(3)流進(jìn)后，分流進(jìn)入支管，然后進(jìn)一步分流后進(jìn)入冷流體換熱器模塊(5b )，通過超導(dǎo)液在冷流體換熱器模塊(5b )的兩個(gè)端面形成冷端。流過冷流體換熱器模塊(5b)的冷流體從冷流體出口管(4)流出。當(dāng)通入冷熱流體后，在相鄰換熱器模塊(5)的端面就形成高溫面和低溫面，在半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(9)的兩個(gè)端面形成溫差，該溫差即驅(qū)動(dòng)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(fù)載使用或給蓄電池充電。
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其包括熱流體進(jìn)口管(I)、熱流體出口管(2)、冷流體進(jìn)口管(3)、冷流體出口管(4)、換熱器模塊(5)、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(9)、底座(6)及固定支架I (7)、固定支架II (8); 其特征在于 所述換熱器模塊(5)分為內(nèi)外部結(jié)構(gòu)完全相同的熱流體換熱器模塊(5a)和冷流體換熱器模塊(5b)； 所述一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)的工作過程為熱流體從熱流體進(jìn)口管(I)流進(jìn)后，分流進(jìn)入支管，然后進(jìn)一步分流后進(jìn)入熱流體換熱器模塊(5a)，在熱流體換熱器模塊(5a)內(nèi)部通過超導(dǎo)液將熱量傳到熱流體換熱器模塊(5a)的兩個(gè)平面上，形成熱端，該平面上并聯(lián)或串聯(lián)安放半導(dǎo)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(jìn)行散熱，流過熱流體換熱器模塊(5a)的熱流體從熱流體出口管(2)流出，冷流體從冷流體進(jìn)口管(3)流進(jìn)后，分流進(jìn)入支管，然后進(jìn)一步分流后進(jìn)入冷流體換熱器模塊(5b)，通過超導(dǎo)液傳熱在冷流體換熱器模塊(5b)的兩個(gè)端面形成冷端，流過冷流體換熱器模塊(5b)的冷流體從冷流體出口管(4)流出；當(dāng)通入冷熱流體后，在相鄰換熱器模塊(5)的端面就形成高溫面和低溫面，將半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(9)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(gè)裝置通過底座(6)及固定支架I (7)、固定支架II (8)進(jìn)行固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述換熱器模塊(5)由進(jìn)口管(51)、出口管(52)、平壁面(53)、平面上固定半導(dǎo)體溫差發(fā)電片的肋(54)及充填超導(dǎo)液的密封口(55)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述換熱器模塊(5)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由冷或熱流體管(56)、盛裝超導(dǎo)液的空腔(57)、加強(qiáng)筋(58)、平壁面(53)及充填超導(dǎo)液的密封口(55)組成，加強(qiáng)筋(58)的兩端與蓋板連接處留有間隙，使盛裝超導(dǎo)液的空腔(57)形成連通體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述換熱器模塊與半導(dǎo)體溫差發(fā)電片的組裝為熱流體換熱器模塊(5a)、半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(9)、冷流體換熱器模塊(5b)依次交替排列并緊密接觸，在溫差發(fā)電片的兩個(gè)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2所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述換熱器模塊(5)為一體拉伸成型或整體澆鑄成型。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述換熱器模塊(5 )內(nèi)冷或熱流體管(56 )內(nèi)的流體，熱流體為蒸汽、煙氣、地?zé)崴?、熱油及工業(yè)余熱、廢熱，冷流體為空氣、冷水、冷油。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述換熱器模塊(5)為耐腐蝕、導(dǎo)熱率高的金屬材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述換熱器模塊(5)內(nèi)的超導(dǎo)液為ZGM介質(zhì)或其它導(dǎo)熱率高、無毒無腐蝕的傳熱介質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)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I所述的一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，其特征在于所述超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)可單臺(tái)或多臺(tái)串并聯(lián)使用，發(fā)出的電能，可直接連接負(fù)載運(yùn)行，也可給蓄電池充電或逆變?yōu)?20V的電源供電網(wǎng)使用。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種超導(dǎo)液傳熱溫差發(fā)電機(jī)，屬于新能源技術(shù)的開發(fā)與利用領(lǐng)域。其特征是發(fā)電機(jī)工作過程為熱流體從熱流體進(jìn)口管(1)流進(jìn)，分流進(jìn)入支管，再分流后進(jìn)入熱流體換熱器模塊(5a)，在熱流體換熱器模塊(5a)內(nèi)部通過超導(dǎo)液將熱量傳到熱流體換熱器模塊(5a)的兩個(gè)平面上，該平面上并聯(lián)或串聯(lián)安放半導(dǎo)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(jìn)行散熱。流過熱流體換熱器模塊(5a)的熱流體從熱流體出口管(2)流出。冷流體從冷流體進(jìn)口管(3)流進(jìn)，從冷流體出口管(4)流出，在冷流體換熱器模塊(5b)的板面上形成冷端。半導(dǎo)體溫差發(fā)電片(9)及換熱器模塊(5)冷熱端面交替排列，產(chǎn)生溫差而發(fā)出電能。本實(shí)用新型提供了一種利用蒸汽、煙氣、工業(yè)廢熱、地?zé)峒疤柲艿冗M(jìn)行大規(guī)模發(fā)電的方法，既節(jié)能又環(huán)保。
文檔編號(hào)H02N11/00GK202586822SQ201220000459
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年1月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月1日
發(fā)明者章世斌, 白丹, 劉繼平, 吳有維, 蘇振磊 申請(qǐng)人:章世斌