一种便携小型化温差发电机制造技术

本发明专利技术公开了一种便携小型化温差发电机，包括环形骨架和热交换器，热交换器安设于环形骨架上，热交换器包括热端结构、热电模块和冷端结构，热端结构沿周向均匀分布于环形骨架的内圈，冷端结构沿周向均匀分布于环形骨架的外圈，热电模块设置于热端结构和冷端结构之间。提高余热回收效率，持续形成的温差使热电模块发电，增加热电模块铺设面积，提高余热回收部分系统的紧凑性；尤其适用于中低温余热回收发电场合。

【技术实现步骤摘要】
一种便携小型化温差发电机
本专利技术涉及热电发电
，具体涉及一种便携小型化温差发电机。
技术介绍
温差发电技术的出现，为利用工业余热能量回收等作出了贡献。目前实验室研究还处在基础理论研发阶段，已有论文对于热电装置应用做出了一些指示结论。其中热电模块中热电材料在应用环境下的选用区别较大，主要分为高温、中温和中低温环境，本专利技术着重于中低温环境下的应用；对于热电装置，其主体基本性状应满足能最大化铺设热电模块，考虑到热源的背压和热应力问题，经过设计优化的纯筒状结构理论上可以比多边形结构排布更多热电模块，但是表面为曲面，与热电模块常见的扁方形结构难以形成有效贴合，实际上便采用本专利技术的筒式多边形结构作为主体；对于热气流，翅片的存在是为了打破层流边界层，提高热交换效率，本专利技术新增的内部支撑在极小增加背压的情况下，与翅片一同打破层流边界层，提高热交换效率；对于圆筒长度，加长圆筒长度会使排气压力下降较大，发电量随之骤减，同时考虑到便携性，对圆筒长度进行限制；热电模块布置方面，单模块长度矩形横向设计具有良好表现，同时也利于热电模块线路的接出问题，利于电路总线布置；在热端和热电模块之间存在热交换效率问题，目前论文研究还处于寻找合适硬质材料垫层的阶段，本专利技术采用柔性材料石墨碳纸，比起硬质材料更有效提高接触面积，从而有效提高热交换效率；热端翅片采用泡沫铝材料，在减轻总质量同时，提高热传导效率，同时其优异隔音减振效果，有更为广阔的应用前景；铝基板结构为金属薄板-泡沫铝-金属薄板三明治结构，为高刚度耐热结构件，保证平面度，降低热阻问题，保证尽量大的接触面积，利于热电模块取得良好热传导。温差发电技术是利用某些半导体材料的塞贝克效应将热能转换为电能的技术。当这种材料的冷端和热端有一定温差时，两端就会建立起一定的电势差，如果再形成回路，电路中将产生电流。此时，半导体材料的作用就相当于直流电源。在其他条件给定时，在一定范围内，冷端和热端的温差越大，发电效率越高，而且温差一定时，在一定范围内，越处于低温区，发电效率越高。温差发电装置具有结构简单、寿命长、无噪声、无运动件等优点，受到了越来越多的关注，并在诸多领域得到了应用。在温差发电装置中，热交换器主体是重要组成部件之一，决定了整个温差发电机的形状和尺寸。针对前面提及的问题，本专利技术提出了一种利用柴油燃气炉作为热端，外部环境循环水路作为冷端的热电发电机。该装置的中间支撑结构保护了翅片并利于搬运，安装基体集成了热交换器热端传热部分，总体集成了热交换器整体，结构紧凑，同时热端换热翅片采用泡沫铝材料减轻了总重量，在取暖同时也能利用余热提供足够电力支持照明等作业，节约了能源。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种便携小型化温差发电机，提高余热回收效率，持续形成的温差使热电模块发电，增加热电模块铺设面积，提高余热回收部分系统的紧凑性；尤其适用于中低温余热回收发电场合。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种便携小型化温差发电机，包括环形骨架和热交换器，热交换器安设于环形骨架上，热交换器包括热端结构、热电模块和冷端结构，热端结构沿周向均匀分布于环形骨架的内圈，冷端结构沿周向均匀分布于环形骨架的外圈，热电模块设置于热端结构和冷端结构之间。按照上述技术方案，热端结构包括多个铝基板，多个铝基板沿周向均匀分布于环形骨架上，每个铝基板的内表面均设有换热翅片，冷端模块分布于铝基板的外表面，热电模块设置于冷端模块与铝基板之间。按照上述技术方案，换热翅片的材料为泡沫铝。按照上述技术方案，铝基板与换热翅片之间设有石墨碳纸。按照上述技术方案，冷端结构包括多个冷却水箱，多个冷却水箱分别设置于多个铝基板的外表面。按照上述技术方案，铝基板包括依次设置的金属薄板、泡沫铝和金属薄板。按照上述技术方案，环形骨架内设有中间支撑，中间支撑包括钢直管和多个钢板叶片，多个钢板叶片沿钢直管周向分布，将筒式骨架的内圈沿周向分割成多个空间。按照上述技术方案，环形骨架包括相互平行的前板和后板，前板与后板之间连接有多个角钢体，角钢体沿前板和后板周向分布。按照上述技术方案，角钢体的两端通过螺栓分别与前板和后板连接。按照上述技术方案，便携小型化温差发电机的外圈套装有夹紧箍，夹紧箍将多个周向分布的冷端结构向中心锁紧。本专利技术具有以下有益效果：1.热交换器将环形骨架围成一个环形体，环形体的内圈用于与燃气炉联通，燃气炉尾气进入环形体，将热量传导给热交换器的热端结构，提高了热气热交换效率，提高余热回收效率，使热端结构和冷端结构持续形成温差，持续形成的温差使热电模块发电，改善了热应力问题，增加热电模块铺设面积，提高余热回收部分系统的紧凑性；尤其适用于中低温余热回收发电场合。2.热端与热电模块之间采用垫加柔性导热材料石墨碳纸的方式，减少热端表面热量散失和增大传热面积，提高热交换效率；环形体内部排布的翅片结构和中间支撑结构有效打破层流边界层，提高热交换效率；换热翅片采用泡沫铝材料，有效减少整机重量并具有抗冲击性能和减少噪声的优点，换热翅片采用通孔泡沫铝材料在强制对流条件下具有高散热效率；铝基板采用金属薄板-泡沫铝-金属薄板三明治结构，为高刚度耐热结构件，保证平面度，利于热电模块取得良好热传导。附图说明图1是本专利技术实施例中便携小型化温差发电机的结构示意图；图2是本专利技术实施例中去掉冷却水箱的便携小型化温差发电机的结构示意图；图3是本专利技术实施例中环形骨架的结构示意图；图4是本专利技术实施例中去掉冷却水箱和发电模块的便携小型化温差发电机的结构示意图；图5是图4的A向示意图；图6是本专利技术实施例中中间支撑的结构示意图；图7是图6的B向示意图；图8是本专利技术实施例中角钢体的结构示意图；图9是本专利技术实施例中换热翅片的结构示意图；图10是本专利技术实施例中铝基板的结构示意图；图11是本专利技术实施例中冷却水箱的结构示意图；图12是本专利技术实施例中法兰盘的结构示意图；图13是本专利技术实施例中夹紧箍的结构示意图；图中，1-热电模块，2-前板，3-中间支撑，4-角钢体，5-后板，6-换热翅片，7-铝基板，8-钢直管，9-钢板叶片，10-冷却水箱，11-法兰盘，12-粗钢筋，13-小铁板。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。参照图1～图2所示，本专利技术提供的一个实施例中的便携小型化温差发电机，包括环形骨架和热交换器，热交换器安设于环形骨架上，热交换器包括热端结构、热电模块和冷端结构，热端结构沿周向分布于环形骨架的内圈，冷端结构沿周向分布于环形骨架的外圈，热电模块设置于热端结构和冷端结构之间；热交换器将环形骨架围成一个环形筒体，环形筒体的内圈用于与燃气炉联通，燃气炉尾气进入环形筒体，将热量传导给热交换器的热端结构，提高了热气热交换效率，使热端结构和冷端结构持续形成温差，持续形成的温差使热电模块发电。进一步地，热端结构包括多个铝基板，多个铝基板沿周向均匀分布于环形骨架上，每个铝基板的内表面均设有换热翅片，冷端模块分布于铝基板的外表面，热电模块设置于冷端模块与铝基板之间；铝基板将环形骨架围成一个内外隔绝筒体(所述的隔绝筒体主要指隔绝内外温差)，提高内外温差的同时，并提高结构的刚度，具有消音抗震的作用。进一步地，换热翅片的材料为泡沫铝。进一步地，铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种便携小型化温差发电机，其特征在于，包括环形骨架和热交换器，热交换器安设于环形骨架上，热交换器包括热端结构、热电模块和冷端结构，热端结构沿周向均匀分布于环形骨架的内圈，冷端结构沿周向均匀分布于环形骨架的外圈，热电模块设置于热端结构和冷端结构之间。

【技术特征摘要】
1.一种便携小型化温差发电机，其特征在于，包括环形骨架和热交换器，热交换器安设于环形骨架上，热交换器包括热端结构、热电模块和冷端结构，热端结构沿周向均匀分布于环形骨架的内圈，冷端结构沿周向均匀分布于环形骨架的外圈，热电模块设置于热端结构和冷端结构之间。2.根据权利要求1所述的便携小型化温差发电机，其特征在于，热端结构包括多个铝基板，多个铝基板沿周向均匀分布于环形骨架上，每个铝基板的内表面均设有换热翅片，冷端模块分布于铝基板的外表面，热电模块设置于冷端模块与铝基板之间。3.根据权利要求2所述的便携小型化温差发电机，其特征在于，换热翅片的材料为泡沫铝。4.根据权利要求2所述的便携小型化温差发电机，其特征在于，铝基板与换热翅片之间设有石墨碳纸。5.根据权利要求1或2所述的便携小型化温差发电机，其特征在于，冷端结构包括多个冷却水...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪怡平，杨逸航，万秋实，苏楚奇，邓亚东，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42