工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统及检测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统及检测方法，属于热电转化检测领域。本发明专利技术的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，包括热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块，热辐射模块模拟高温热源，用于向外部辐射散发热量，该热辐射模块中设置有空心耐火砖，热电转化模块设置在空心耐火砖的上部开口处，通过热电转化模块中的温差发电组件把吸收的热能转化为电能；所述功率检测模块与热电转化模块电连接，用于检测发电功率。利用该装置模拟工业生产的热电转化，便于根据理论计算进行调整，对工业热电转化装置的安装具有重要的指导意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及热电转化检测
，更具体地说，涉及一种工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统及检测方法。
技术介绍
随着社会现代化的迅速发展，能源紧缺及CO2排放问题变得更加严峻，甚至成为限制地区发展的瓶颈。因此，寻求高效率、无污染的能源二次利用及能量回收转换的方法成为解决当今能源科学问题的有效途径。我国是世界能源消耗大国，日趋紧缺的能源供应和CO2排放严重地制约着我国经济发展。因此，迫切需要发展新型的能源利用技术以节约能源和提高效率。钢铁行业是两大能源密集型行业之一，在其生产过程中产生了大量的辐射热，约占热损失的10-25％，甚至更多。这不仅造成能源的浪费，同时也带来了环境污染和安全问题。由于钢铁行业工艺工序的复杂性，目前对其高温辐射热进行回收利用很少。温差发电技术在工业辐射余热温差发电系统具有重要的应用前景。在连铸过程中，目前国内除大型钢企连铸连轧外，大部分钢企尚未对连铸钢胚进行热回收，高温余热直接释放到空气中；由于这部分热量较大，以四机四流150×150方坯连铸为例，小时热负荷达9000kW左右，这样不仅造成了极大的能源浪费，而且使得连铸机周围的工作环境恶化，影响了工人的健康。为了进一步进行余热回收，行业内开始考虑如何对钢坯余热进行转化，而让连铸钢坯的大量的烟气、蒸汽预热可以被大量回收，传统的方式多是利用水循环进行热交换，但是这种交换方式自身也导致大量的能量损失，转化效率低。将高温余热温差发电，并且精确的测试热辐射的利用率以及发电效率关系则显得至关重要。如中国专利号：ZL2014201159186，授权公告日：2014年7月16日，专利技术创造名称为：连铸热回收装置，该申请案公开了一种连铸热回收装置，包括两根并列的下集管，所述两根下集管之间的上方同向设置有一根上集管，所述两根下集管的侧壁分别通过两排纵向连管与上集管的侧壁连接形成罩形结构，所述两排连管分别形成了罩形结构的两侧壁，所述连管的上端与上集管相连通，所述连管的下端与相应的下集管相连通，所述两根下集管分别与两根进水管相连通。该连铸热回收装置通过连管内的冷水对连铸钢坯进行余热回收，冷水受热后蒸发成用于发电的蒸汽，充分利用能源。如专利申请号：201480017655.8，申请日：2014年3月27日，专利技术创造名称为：热电发电装置及热电发电方法。该申请公开了一种热点发电装置与钢材的对置设置，并且根据发电单元的输出进行设置，由此能够得到具备热电发电单元的热电发电装置，在热源流动的连续
铸造生产线或板连铸生产线中，该热电发电单元将放出状态变动的热能转化为电能并进行回收。以上的专利内容均涉及对钢坯热辐射余热利用问题，但在实施前，很难确定在实际应用中是否有较大的能量转化率，贸然实施将会浪费较大的人力、财力，工业设备现场由于种种限制条件难以直接测量。为了提高辐射预热的有效利用，特别是对钢坯热电直接转化的有效设计，需要对高温辐射余热的热电转化效率进行测量，但目前尚没有关于对钢坯高温辐射余热热电转化效率的检测方法。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服现有技术无法直接对钢坯高温辐射余热热电转化效率进行检测的不足，提供了一种工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统及检测方法，本专利技术通过模拟工业生产系统进行热电转化效率检测，对工业热电转化装置的安装具有重要的指导意义。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，包括热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块，所述的热辐射模块模拟高温热源，用于向外部辐射散发热量，该热辐射模块中设置有空心耐火砖，所述热电转化模块设置在空心耐火砖的上部开口处，通过热电转化模块中的温差发电组件把吸收的热能转化为电能；所述功率检测模块与热电转化模块电连接，用于检测发电功率。作为本专利技术更进一步的改进，所述的热辐射模块还包括高温电阻炉，空心耐火砖的内部空腔围住高温电阻炉的热辐射面板。作为本专利技术更进一步的改进，高温电阻炉的热辐射面板上设有热量辐射板，高温电阻炉产生的热量通过该热量辐射板向外部辐射。作为本专利技术更进一步的改进，所述空心耐火砖由不同尺寸的耐火砖块层叠卡合而成。作为本专利技术更进一步的改进，所述功率检测模块包括功率记录仪，该功率记录仪与温差发电组件电连接，用于温差发电组件的功率检测。作为本专利技术更进一步的改进，所述热电转化模块包括受热板、温差发电组件和水冷箱，所述受热板设置在温差发电组件下部，并在温差发电组件与受热板之间设置高温热电偶；所述水冷箱设置在温差发电组件上部，在温差发电组件与水冷箱之间设置有低温热电偶。作为本专利技术更进一步的改进，所述温差发电组件与受热板及水冷箱的接触面填充有导热材料。作为本专利技术更进一步的改进，所述水冷箱内部间隔设置翅片，且翅片设置在靠近温差发电组件的一侧。作为本专利技术更进一步的改进，所述水冷箱上部设置有散热片，该散热片均匀间隔排布。本专利技术的一种工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测方法，使用工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统进行检测，其过程为：步骤一、通过增减耐火砖块数量设定热量辐射板与受热板之间距离，根据实际需要，设定热量辐射板形状，并启动高温电阻炉对热量辐射板进行预热；步骤二、预热20～60分钟后，热量辐射板温度达到要求温度且温差发电组件进入稳定工作状态；通过功率记录仪记录发电功率P实，高温热电偶检测温差发电组件此时的热端面温度，低温热电偶检测温差发电组件的此时冷端面温度；步骤三、根据步骤二中测得数据，计算出接收的总功率P测；步骤四、计算热电转化效率，其值为：η＝P实/P测。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，设置有热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块，热辐射模块用于模拟热源产生热量，热电转化模块把吸收的热量转化为电能，同时通过功率检测模块检测实际产生的功率，通过理论计算得到吸收的热量，实际功率与理论计算功率相比较得到热电转化效率，较为具体精确得给出了温差发电在高温余热工业的发电利用数据，可有效指导工业热电转化装置的安装使用；(2)本专利技术的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，其空心耐火砖是由多个耐火砖块叠加卡合而成，通过增减耐火砖块的数量，可以调节受热板与热量辐射板之间的距离，便于研究不同间距时的热电转化效率；(3)本专利技术的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，在水冷箱内部设置翅片，疏导水流，而且便于热量传导；在水冷箱上部设置散热片，能够借助外部空气流动提高散热效率，增大了温差，提高了发电效率，便于在实际生产中转化利用；(4)本专利技术的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测方法，用功率记录仪检测实际功率，再理论计算得到吸收的热辐射量，利用两者比值得到转化效率，使复杂的工业环境集成于模拟检测系统，原理简单，便于试验研究。附图说明图1为本专利技术的模拟检测系统的结构示意图；图2为本专利技术中散热片及耐火砖块的分布结构示意图；图3为本专利技术中耐火砖的截面结构示意图；图4为本专利技术中水冷箱内翅片的结构示意图；图5为本专利技术中空心耐火砖内部空腔截面示意图。示意图中的标号说明：1、高温电阻炉；2、热量辐射板；3、空心耐火砖；30本文档来自技高网...

【技术保护点】
工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，其特征在于：包括热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块，所述的热辐射模块模拟高温热源，用于向外部辐射散发热量，该热辐射模块中设置有空心耐火砖(3)，所述热电转化模块设置在空心耐火砖(3)的上部开口处，通过热电转化模块中的温差发电组件(5)把吸收的热能转化为电能；所述功率检测模块与热电转化模块电连接，用于检测发电功率。

【技术特征摘要】
1.工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，其特征在于：包括热辐射模块、热电转化模块和功率检测模块，所述的热辐射模块模拟高温热源，用于向外部辐射散发热量，该热辐射模块中设置有空心耐火砖(3)，所述热电转化模块设置在空心耐火砖(3)的上部开口处，通过热电转化模块中的温差发电组件(5)把吸收的热能转化为电能；所述功率检测模块与热电转化模块电连接，用于检测发电功率。2.根据权利要求1所述的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，其特征在于：所述的热辐射模块还包括高温电阻炉(1)，空心耐火砖(3)的内部空腔围住高温电阻炉(1)的热辐射面板。3.根据权利要求2所述的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，其特征在于：高温电阻炉(1)的热辐射面板上设有热量辐射板(2)，高温电阻炉(1)产生的热量通过该热量辐射板(2)向外部辐射。4.根据权利要求2所述的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，其特征在于：所述空心耐火砖(3)由不同尺寸的耐火砖块层叠卡合而成。5.根据权利要求1所述的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，其特征在于：所述功率检测模块包括功率记录仪(10)，该功率记录仪(10)与温差发电组件(5)电连接，用于温差发电组件(5)的功率检测。6.根据权利要求1～5中任一项所述的工业热辐射热电转化效率的封闭式模拟检测系统，其特征在于：所述热电转化模块包括受热板(4)、温差发电组件(5)和水冷箱(6)，所述受热板(4)设置在温差发电组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾明言，范煜东，陈光，楚化强，包向军，何先辉，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34