[發(fā)明專利]一種板翅式熱發(fā)電換熱器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610986596.6
• 申請日: 2016-11-09
• 公開（公告）號: CN106568341B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬挺;屈佐明;蘆星;王秋旺
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: F28D9/00
• 分類號: F28D9/00;F28F3/02;H02N11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發(fā)明涉及一種板翅式熱發(fā)電換熱器，包括冷通道換熱板、冷通道翅片、熱通道換熱板、熱通道翅片、銅片和電源電極。同一層上的冷通道翅片和熱通道翅片均為縱向連續(xù)翅片，交錯(cuò)采用P型和N型熱電材料制備，相鄰翅片端部通過銅片串聯(lián)，兩側(cè)翅片通過該層換熱板上的電源電極聯(lián)接負(fù)載電路，各層換熱板上的電源電極采用串聯(lián)或并聯(lián)聯(lián)接。換熱器冷通道換熱板和熱通道換熱板均采用金屬材料或者陶瓷材料制備，冷通道翅片和熱通道翅片可以采用一種或者多種熱電材料制造。冷流體與熱流體采用交替逆流換熱布置。本發(fā)明可應(yīng)用于余熱回收和余熱發(fā)電，可提高熱電發(fā)電器件的發(fā)電溫差，具備很高的換熱和發(fā)電綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于熱電材料的余熱回收和余熱發(fā)電裝置，特別涉及一種在能源、化工、冶金和汽車等領(lǐng)域中使用的板翅式熱發(fā)電換熱器。

背景技術(shù)

熱電材料與換熱器結(jié)合使用的余熱回收和發(fā)電裝置是在能源、化工、冶金和汽車等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景的一種低成本余熱回收節(jié)能設(shè)備，但是其低效的熱電轉(zhuǎn)換效率限制該裝置的大范圍推廣。

傳統(tǒng)的熱電材料發(fā)電裝置往往將商業(yè)熱電發(fā)電器件放置于高溫?fù)Q熱器和低溫?fù)Q熱器夾層中，這種結(jié)構(gòu)存在一些缺陷。一方面，熱電材料的導(dǎo)熱系數(shù)很小，同時(shí)還有接觸熱阻的影響，這會導(dǎo)致熱電材料發(fā)電裝置的換熱效率不高，跟無熱電發(fā)電器件的換熱器的換熱效率差距較大；另一方面，隨著高、低溫?fù)Q熱器兩側(cè)溫差的減小，熱電發(fā)電器件兩端的溫差隨之減小，導(dǎo)致發(fā)電效率大幅度降低。國內(nèi)外有不少學(xué)者提出新型熱電發(fā)電換熱裝置，如東京工業(yè)大學(xué)Tada等人提出一種新型的多孔熱電結(jié)構(gòu)，采用高溫對流換熱以取代熱傳導(dǎo)維持溫差的發(fā)電方式，但該方案也存在一些問題：①多孔結(jié)構(gòu)的強(qiáng)制對流傳熱會產(chǎn)生較大的流動阻力，維持流動所消耗的泵功抵消了大部分系統(tǒng)發(fā)電量；②多孔熱電材料的可加工性較差，比傳統(tǒng)長方體、棒狀等簡單結(jié)構(gòu)熱電材料的制造成本高很多。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述不足之處，本發(fā)明的目的是提出一種板翅式熱發(fā)電換熱器，該換熱器的翅片采用熱電材料制備，且采用縱向連續(xù)翅片結(jié)構(gòu)，依靠強(qiáng)制對流維持熱電翅片溫差，這種方式能顯著提高熱電發(fā)電溫差，還充分利用了縱向?qū)幔瑢⒋蟠筇岣吣芰坷眯省＠洹崃黧w采用交替逆流換熱布置，熱電翅片比面積大，具有緊湊度高的優(yōu)勢，該新型換熱器具備了很高的換熱和發(fā)電綜合性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

冷通道翅片和熱通道翅片均采用熱電材料制造，相鄰冷通道翅片和相鄰熱通道翅片的兩端通過銅片串聯(lián)聯(lián)接，冷通道換熱板和熱通道換熱板上連接電源電極，電源電極與換熱板內(nèi)翅片聯(lián)接。

冷通道換熱板和熱通道換熱板間的電源電極采用串聯(lián)或并聯(lián)方法驅(qū)動負(fù)載電路。

同一層上的冷通道翅片和熱通道翅片交錯(cuò)采用P型和N型熱電材料制備，單個(gè)翅片是一種或多種熱電材料制造。

冷通道翅片和熱通道翅片采用縱向連續(xù)平直翅片、縱向連續(xù)人字形翅片或者縱向連續(xù)S型翅片。

冷通道換熱板和熱通道換熱板均采用金屬材料或者陶瓷材料制備。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明能夠克服傳統(tǒng)熱電材料發(fā)電裝置的換熱效率低的問題，可應(yīng)用于能源、化工、冶金和汽車等領(lǐng)域；

2、本發(fā)明可以顯著提高熱電材料發(fā)電溫差及發(fā)電效率；

3、本發(fā)明可以提高換熱裝置的緊湊性，降低流動阻力損耗；

4、本發(fā)明可以降低熱電材料發(fā)電換熱裝置的制造成本。

本發(fā)明對多孔型熱電結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，結(jié)合緊湊型高溫印刷電路板換熱器，將熱電材料設(shè)計(jì)成高溫通道翅片和低溫通道翅片，采用對流換熱提高發(fā)電溫差和發(fā)電效率，同時(shí)這種結(jié)構(gòu)可增加換熱面積，提高換熱器的換熱效率，并降低了流動阻力。

附圖說明