[實用新型]管道式余熱回收半導體溫差發電裝置

無效

• 申請號: 200820041939.2
• 申請日: 2008-08-01
• 公開（公告）號: CN201234229Y
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 周正
• 申請（專利權）人: 無錫明惠通科技有限公司
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司
• 代理人: 沈根水

技術領域

本實用新型涉及的是管道式余熱回收半導體溫差發電裝置，是以熱電轉換為核心技術，屬于以工業余熱回收發電為目標的新能源開發應用技術領域。

背景技術

我國是耗能大國，工業余熱數量巨大，不論是固態、氣態、液態均有大量工業余熱有待回收，因而對企業生產過程中的這些余熱進行回收利用對于節能增效有著非常大的社會、經濟效益。在氣態及液態余熱的回收方面，國內大多采用余熱鍋爐以及熱管換熱器，余熱鍋爐從設計到加工制造周期較長、造價較高、占用場地較大，且要經過二次能源轉換，效率較低，另外在某些場合不適于應用上述設備。

發明內容

本實用新型提供的是一種回收、利用氣態余熱發電的裝置，旨在對工業企業生產過程中產生的氣態、液態產物余熱進行回收并發電，解決通過管道排放的氣態、液態產物的余熱利用回收問題。

本實用新型的技術解決方案：管道式余熱回收半導體溫差發電裝置，其結構是包括半導體溫差發電模塊，輪轂式集熱器、套管式散熱器；其中半導體溫差發電模塊夾在管道式集熱器與散熱器中間，輪轂式集熱器緊貼于半導體溫差發電模塊內側的熱面，套管式散熱器緊貼于半導體溫差發電模塊外的冷面，輪轂式集熱器、套管式散熱器以導熱膠分別與半導體溫差發電模塊相粘結，并將半導體溫差發電模塊緊密地夾在隧道式集熱器和散熱器中間。

管道式余熱回收半導體溫差發電方法：散發余熱的氣態、液態熱源通過輪轂式集熱器通道，由輪轂式集熱器通吸收熱量，并將收集到的熱量傳遞到半導體溫差發電模塊內側的熱面；套管式散熱器布置在半導體溫差發電模塊外側的冷面，散熱器將冷面冷卻到一個比熱面低的溫度，使在半導體溫差發電模塊的兩端面產生一個較大的溫度差，半導體溫差發電模塊將溫度差直接通過貝塞爾效應轉換成電勢差，經穩壓電路以及交直流轉換后，作為電源使用；半導體溫差發電模塊在垂直于熱源流動方向上呈圓周形布置，形成管道狀，散熱器與集熱器沿熱源流動方向與半導體溫差發電模塊平行布置；集熱器做成輪轂形狀，輪輻結合部中間為管道狀，該管道內部填充絕熱材料；散熱器為中空的套管式，中間通入冷卻介質，將散熱器中的熱量帶走。

本實用新型的優點：可將余熱直接轉換成電能，無需按傳統的方式先將熱能轉換成機械能，再將機械能轉換成電能的復雜過程，從而提高了熱電轉換效率，和發電機的可靠性和使用壽命；與其他形式的余熱回收裝置相比，本發明是一種全固態能量轉換方式，具有在發電過程中無噪音、無磨損、無介質泄漏、體積小、重量輕、移動方便、使用壽命長；本發明裝置結構簡單，便于加工，且利用工業余熱發電，可降低企業能耗，符合國家產業政策，易于推廣應用。

附圖說明

附圖1是本實用新型的截面結構示意圖。

附圖2是半導體熱電效應原理圖。

附圖3是溫差發電模塊功能原理圖。

圖中的1是半導體溫差發電模塊、2是輪轂式集熱器、3套管式散熱器，4是輪轂式集熱器通道，氣態或液態熱源從輪輻中間通過；5是輪轂式集熱器輪輻結合處的管道，填充絕熱材料；6是散熱器中間通道，用以流通冷卻介質，7是高溫導體、8是低溫導體、9是導電體、10是釋放熱量(熱端)、11是吸收熱量(冷端)、12是P&N型半導體、13是電絕緣體，14是熱能，15是電子流。

具體實施方式

對照附圖1，其結構包括半導體溫差發電模塊1，輪轂式集熱器2，套管式散熱器3。其中半導體溫差發電模塊1夾在輪轂式集熱器2與套管式散熱器3中間，輪轂式集熱器2緊貼于半導體溫差發電模塊1熱面的內側，散熱器3緊貼于半導體溫差發電模塊1冷面的外側，半導體溫差發電模塊1，集熱器2，散熱器3分別以導熱膠粘貼結合，以便盡可能減小接觸熱阻，提高熱傳遞的效率。半導體溫差發電模塊緊密地夾在集熱器和散熱器中間。

所述的半導體溫差發電模塊1，由多塊半導體發電芯片組成，每塊芯片由多個半導體PN結串聯而成(參見圖3)，其發電原理是基于貝塞爾效應，半導體材料中的電子在溫度差的驅動下會從高溫端流向低溫端，從而形成電勢差。

所述的輪轂式集熱器2，是收集熱能的模塊，設在整個裝置的最內側，呈輪轂形狀，輻條結合部中間做成管道，管道中填充以絕熱材料，防止熱量向中心傳遞。集熱器與氣態或液態熱源直接接觸，工作時吸收熱源的熱量，再以熱傳導方式將熱量傳遞給半導體發電模塊。集熱器采用這種形狀，是為了擴大傳熱面的面積，擾動熱源的流動，獲得更高的傳熱系數，達到盡可能多的收集熱源散發的熱量的目的。