[發明專利]大管徑高溫煙道煙氣余熱半導體溫差發電系統

無效

• 申請號: 200910024648.1
• 申請日: 2009-02-25
• 公開（公告）號: CN101527532A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 韓東;白忠愷;梁林
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 魏學成

技術領域

本發明涉及一種大管徑高溫煙道煙氣余熱半導體溫差發電系統，應用于各種管道的高溫煙氣余熱回收，屬于節能技術領域。?

背景技術

目前，公知的煙氣余熱回收多采用換熱器加熱空氣、水等方法進行熱能回收，是屬于低品位能量回收技術。而采用半導體溫差發電技術，則是利用煙氣與冷端的溫差，直接產生高品位的電能加以利用，是一種新的高品位能量回收節能技術。由于高溫煙道的尺寸大小不一，在專利《一種半導體溫差發電裝置》(專利號200720047891.1)所設計的結構中，不能對內部煙氣的余熱進行回收，回收的效率低。在專利《管道式余熱回收半導體溫差發電方法及裝置》(專利號200810021366.1)中所設計的輪轂式集熱系統本質上僅對煙道外壁布置溫差發電元件，是通過消耗大量金屬材料，將煙氣中的熱量通過導熱的形式傳給壁面，這種設計對內部煙氣熱量的回收并不充分；同時這種設計流阻較大，溫差發電元件產生的電力甚至不足以維持流阻消耗的能量。?

發明內容

本發明的目的是提供一種針對大管徑的，可以充分利用煙氣余熱，高換熱效率的大管徑高溫煙道煙氣余熱半導體溫差發電系統。?

技術方案?

一種大管徑高溫煙道煙氣余熱半導體溫差發電系統，包括熱電轉換模塊以及電池或負載，其特征在于，上述熱電轉換模塊具體組成如下：布置于管道外壁的單面受熱式半導體溫差發電模塊，其與管道外壁貼合面為受熱面，另一面為冷卻面；沿流線方向布置于管道內的陣列排布的雙面受熱式半導體溫差發電模塊，該雙面受熱式半導體溫差發電模塊內部為冷卻通道，外周?與高溫煙氣接觸的為受熱面；該內部冷卻通道采用水冷或空氣冷卻方式；由于安裝陣列排布的雙面受熱式半導體溫差發電模塊，使管道內部形成堵塞，堵塞比在0.2-0.3。?

上述雙面受熱式半導體溫差發電模塊內部可以設有折流板，使冷卻水從一端進入內部，經過折流板繞到另一端流出，這樣可以增大冷卻換熱面積。?

上述雙面受熱式半導體溫差發電模塊整體結構可以采用流線形，其頭尾可以采用NACA翼型結構。在煙氣流經內部溫差發單元結構體時，會產生局部阻力和沿程阻力。通過這種結構設計，這種流線型結構可以有效抑制附面層的分離，從而減少流動阻力。?

上述堵塞比的確定方式：內部溫差發電單元結構體排列的密度有一定的標準，若是太密，則壓力損失過大，若太稀疏，則換熱不夠充分。同時，煙氣的壓降還與溫差發點單元的幾何外形、煙氣的流速、溫差發電單元橫向布置的長度、煙氣的密度及粘度有關。對上述參數經過研究得出無量綱參數：歐拉數Eu、雷諾數Re與阻塞比的關系，阻塞比優選范圍為0.2-0.3。?

上述雙面受熱式半導體溫差發電模塊的內部冷卻通道內可以設置強化冷卻肋片結構。強化冷卻肋片的高度、間距可根據半導體溫差發電單元的大小進行設計，達到最優化的效果。上述雙面受熱式半導體溫差發電模塊的外部受熱面也可以增加沿流向方向的強化換熱肋片。?

上述管道內陣列排布的雙面受熱式半導體溫差發電模塊，其所述陣列形式為平行型或網格型。煙道的內部可根據不同尺寸選擇不同的網狀結構，對于小尺寸的煙道，可采用橫向排布，對與較大尺寸的煙道，為了充分換熱，采用橫向加縱向排布的網狀結構。通過這種布置形式，使換熱器布置緊湊，換熱效率高，降溫效果好。?

上述雙面受熱式半導體溫差發電模塊內部冷卻可采用逆流的形式，即冷卻水從煙道末端的溫差發電模塊進入，在煙道前端的溫差發電模塊流出。這種循環方式使平均溫差加大，換熱效果更好，溫差發電的功率和效率得到提升。?

附圖說明

圖1本系統整體結構示意圖。?

圖2本系統的雙面受熱式半導體溫差發電模塊結構示意圖。?

圖3本系統雙面受熱式半導體溫差發電模塊陣列排布方式示意圖。?

圖4本發明系統中歐拉數Eu、雷諾數Re與阻塞比的關系。?

圖5本發明系統中強化肋高度與換熱效率的關系。?

圖1圖2中標號名稱，1.雙面受熱式半導體溫差發電模塊，2.單面受熱式半導體溫差發電模塊，3.煙道，4.冷卻進口，5.冷卻出口，6.強化冷卻肋片，7.折流板，8.機翼形狀的前后端，9.雙半導體溫差發電元件，10.冷卻通道。?

具體實施方式