[發(fā)明專利]一種高性能熱電轉(zhuǎn)換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010597060.8
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102544345A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩靜;王紅飛;劉歡;范立東;劉福杰;王磊濤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航科等離子體科技有限公司
• 主分類號: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及隔熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種高性能熱電轉(zhuǎn)換器。

背景技術(shù)

堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(AMTEC)是指將熱量和電荷的物質(zhì)不經(jīng)過機(jī)械傳動而直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽乾F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的最新成就之一。堿金屬熱電直接轉(zhuǎn)換其特點(diǎn)是體積小、重量輕、無運(yùn)動部件、無噪聲、可靠性高、無需維護(hù)、高效率和高功率密度等令人矚目的特點(diǎn)。主要適用于核能、化石能、太陽能等多種形式的熱源，在航空航天、地面、深水等空間領(lǐng)域，都有很好的應(yīng)用前景。

在現(xiàn)有的堿金屬熱電轉(zhuǎn)換過程中，由于堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(AMTEC)是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備的關(guān)鍵部件之一，熱量利用率的高低直接決定著其發(fā)電效率。如何將熱電轉(zhuǎn)換過程中高溫端的熱量輻射損失降到最低是目前迫切需要解決的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種減少高溫端的熱量損失、提高堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率的高性能熱電轉(zhuǎn)換器。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：

一種高性能熱電轉(zhuǎn)換器，包括與高溫端10連接的熱盤1、與低溫端5連接的冷凝器4、上端與冷凝器4密封連接且下端與熱盤1密封連接的圓筒形厚熱壁3、設(shè)置在厚熱壁3軸線上端用于接收冷凝器液態(tài)工質(zhì)的回流芯體7、設(shè)置在厚熱壁3軸線下端用于接收回流芯體7的液態(tài)工質(zhì)并將其加熱蒸發(fā)成工質(zhì)蒸汽6的蒸發(fā)器9、設(shè)置在蒸發(fā)器9外圍的多個BASE管2、可將厚熱壁3內(nèi)的空間隔成上下兩部分的隔熱器8，

其特殊之處在于：

所述隔熱器8包括隔熱罩11、至少一個拱形隔熱層14、限位支撐環(huán)13、球面支撐體15、支撐體12；

所述隔熱罩11包括拱形上端面和圓筒狀側(cè)面，其可將BASE管2與蒸發(fā)器9包圍且圓筒狀側(cè)面與厚熱壁3之間留有空隙；

所述隔熱層14設(shè)置在隔熱罩11的上端面的正上方，所述球面狀隔熱層14與隔熱罩11的上端面之間被位于中心的限位支撐環(huán)13和位于圓周的多個球面支撐件15定位緊固；

所述限位支撐環(huán)13的中心用于穿過回流芯體7；

所述多個支撐件12用于將隔熱罩11固定于厚熱壁3上。

上述隔熱罩11以及隔熱層14的內(nèi)壁上涂覆有輻射涂層。

上述隔熱層14的數(shù)量為兩個，所述兩個隔熱層14上下疊放且中間設(shè)置有間隙，所述兩個隔熱層14之間被位于中心的限位支撐環(huán)13和位于圓周的多個球面支撐件15定位緊固。

上述隔熱罩11采用在在真空條件下具有消氣特點(diǎn)的金屬及其合金。

上述隔熱罩11采用鈮、鋯、鉿或其合金。

上述輻射涂層為金屬銠。

上述隔熱罩11下端為多孔結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明為堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器，可減小熱輻射損失，使高溫端與低溫端形成一定的溫度差、壓強(qiáng)差，提高堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率、輸出功率，為外界負(fù)載提供更平穩(wěn)、更可靠的功率輸出。

2、本發(fā)明將隔熱蓋設(shè)置為拱形的，可有效的將堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器(AMTEC)高溫端10的熱輻射聚集，有效的降低了高溫端的熱量散發(fā)到低溫端。

3、本發(fā)明在隔熱罩內(nèi)部采用金屬銠作為輻射涂層，能有效的將熱輻射聚集在隔熱罩內(nèi)，使整個轉(zhuǎn)換器中熱輻射16損失減小，提高堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率、輸出功率。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明熱電轉(zhuǎn)換器中隔熱器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明熱電轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)示意圖及工質(zhì)蒸汽對流路徑圖；

圖3為本發(fā)明熱電轉(zhuǎn)換器的熱能輻射示意圖；

具體實(shí)施方式

本發(fā)明隔熱器8主要結(jié)構(gòu)由隔熱罩11、球面狀隔熱層14、限位支撐環(huán)13、球面支撐體15、支撐體12組成。其本身具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、便于加工等優(yōu)點(diǎn)。該隔熱器8可有效的將堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器高溫端10的熱輻射16聚集，使BASE管2、蒸發(fā)器9、熱盤1輻射出的熱量，以

①→②→③→④→⑤→⑥→⑦→⑧

的路徑對流，并通過隔熱罩11內(nèi)部的防輻射涂層降低隔熱罩11自身熱輻射16損失，能有效地將熱能轉(zhuǎn)換為電能，能使整個轉(zhuǎn)換器中熱輻射16損失減小，工質(zhì)蒸汽流均勻，平穩(wěn)的流向低溫端5，以最大限度的提高熱量利用效率。堿金屬工質(zhì)蒸汽6在冷凝器4凝結(jié)，工質(zhì)以液態(tài)形式通過回流芯體7到達(dá)蒸發(fā)器9，如此循環(huán)。在其高溫端10與低溫端5形成一定的溫度差、壓強(qiáng)差，能更好的提高堿金屬熱電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換效率和輸出功率，為外界負(fù)載提供更平穩(wěn)、更可靠的功率輸出。