[發明專利]用于利用從渦輪發動機生成的廢熱的熱電元件的紊流布置

有效

• 申請號: 201110229114.X
• 申請日: 2011-08-03
• 公開（公告）號: CN102345490A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: H·森達拉姆;M·A·肯尼;K·B·莫里
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01N5/02
• 分類號: F01N5/02;H01L35/32;H01L35/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

1.一種系統(100)，包括：

渦輪發動機(100)，其燃燒燃料并且生成熱廢氣；

位于所述渦輪發動機(100)內的熱電模塊(150)，其將從所述渦輪發動機(100)生成的熱廢氣轉換成電能，所述熱電模塊(150)包括電串聯且熱并聯的多個熱電元件(200)的紊流布置，所述多個熱電元件(200)中的每個包括在熱接頭(215)和冷接頭(220)處彼此聯接的第一熱電材料(205)和第二熱電材料(210)，所述冷接頭(220)涂覆有增加所述冷接頭(220)處的抗傳導性的熱屏障(225)，從而降低所述冷接頭(220)處的溫度，所述熱接頭(215)和所述冷接頭(220)熱并聯，其中，在所述熱接頭(215)與所述冷接頭(220)之間產生溫度梯度，其中，所生成的電能是在所述熱接頭(215)與所述冷接頭(220)之間產生的所述溫度梯度的函數。

2.根據權利要求1所述的系統(100)，其特征在于，所述熱電模塊(150)位于所述渦輪發動機(100)的殼體(155)中的壁上。

3.根據權利要求2所述的系統(100)，其特征在于，所述熱電模塊(150)位于所述渦輪發動機(100)的熱廢氣端(145)的壁上。

4.根據權利要求1所述的系統(100)，其特征在于，還包括圍繞所述渦輪發動機(100)布置的多個電氣構件(165)。

5.根據權利要求4所述的系統(100)，其特征在于，從所述熱電模塊(150)生成的電能用于為所述多個電氣構件(165)供電。

6.一種渦輪發動機(100)，包括：

壓縮機(105)；

燃燒器(120)，其接收來自所述壓縮機(105)的空氣與燃料的混合物用于所述混合物的燃燒；

渦輪(115)，其使來自所述壓縮機(105)的空氣與燃料的燃燒所生成的熱氣膨脹用于轉換成機械旋轉能；以及

熱電模塊(150)，其將從所述渦輪(100)生成的熱廢氣轉換成熱電能，所述熱電模塊(150)包括位于所述渦輪(100)的殼體(155)內在所述渦輪發動機的熱廢氣端(145)處的多個熱電元件(200)的紊流布置，所述多個熱電元件(200)中的每個包括在熱接頭(215)和冷接頭(220)處彼此聯接的第一熱電材料(205)和第二熱電材料(210)，所述冷接頭(220)涂覆有增加所述冷接頭(220)處的抗傳導性的熱屏障(225)，從而降低所述冷接頭(220)處的溫度，其中，在所述熱接頭(215)與所述冷接頭(220)之間產生溫度梯度，其中，所生成的熱電能是在所述熱接頭(215)與所述冷接頭(220)之間產生的所述溫度梯度的函數。

7.根據權利要求6所述的渦輪發動機(100)，其特征在于，所述熱電能用于為圍繞所述渦輪發動機(100)布置的多個電氣構件(165)供電。

8.根據權利要求6所述的渦輪發動機(100)，其特征在于，所述多個熱電元件(200)中的每個的紊流布置產生所述熱廢氣的紊流，以確保生成高平均傳熱系數以能從所述熱廢氣的熱氣俘獲最多熱，同時涂覆有所述熱屏障(225)的所述冷接頭(220)降低冷接頭溫度。

9.一種燃氣渦輪發動機(100)，包括：

多個電氣構件(165)；

壓縮機(105)；

燃燒器(120)，其接收來自所述壓縮機(105)的空氣與燃料的混合物用于所述混合物的燃燒；

渦輪(115)，其使來自所述壓縮機(105)的空氣與燃料的燃燒所生成的熱氣膨脹用于轉換成機械旋轉能；以及

熱電模塊(150)，其將從所述渦輪(115)生成的熱廢氣轉換成熱電能，所述熱電模塊(150)包括位于所述渦輪(100)的殼體(155)內在熱廢氣端(145)處的多個熱電元件(200)的紊流布置，所述多個熱電元件(200)中的每個包括在熱接頭(215)和冷接頭(220)處彼此聯接的第一熱電材料(205)和第二熱電材料(210)，所述冷接頭(220)涂覆有增加所述冷接頭(220)處的抗傳導性的熱屏障(225)，從而降低所述冷接頭(220)處的溫度，其中，在所述熱接頭(215)與所述冷接頭(220)之間產生溫度梯度，其中，所生成的熱電能是在所述熱接頭(215)與所述冷接頭(220)之間產生的所述溫度梯度的函數，其中，所述熱電模塊(150)使用所述熱電能來為所述多個電氣構件(165)供電。

10.根據權利要求9所述的燃氣渦輪發動機(100)，其特征在于，在每個熱接頭(215)的熱輸入和與涂覆有所述熱屏障(225)的所述冷接頭(220)相關的熱輸入之間的差異對應于導致在所述熱接頭(215)與所述冷接頭(220)之間產生的溫度梯度的熱差，其中，所述熱電模塊(150)使用所述熱差來生成熱電電壓。