一种利用热管温差发电的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种温差发电的系统，具体涉及一种依靠管道内流体温度和热管装置内工质向冷源环境排放热量从而形成温差，利用该温差进行发电并向设备供电的方法及系统。具体包括温差发电系统、控制电路及需要供电的设备，充分利用诸如供热管道内的流体温度和热管装置的高效导热功能，维持温差发电片两端稳定温差，并利用此温差进行发电并通过控制电路给仪表供电或给蓄电装置蓄电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于能源
，特别涉及一种依靠高温管道内流体温度和热管装置向冷源环境排放热量从而形成温差，并利用该温差进行发电为设备供电的方法，本专利技术还涉及采用该方法实现设备供电的系统。
技术介绍
在供热领域，传统水系统的压力，温度，流量等参数的测量大多采用机械仪表，通过表盘显示，人工读数，纸笔记录的方式实现测量数据的读取、采集和记录，运行人员再根据这些读取或记录的数据管理系统的运行。随着自控技术的发展，现在很多供热系统诸如压力、温度、流量等参数的测量和采集都采用自动化仪表，测量数据自动采集，并实现数据远程传输。这种方式一方面使得数据能够实时采集，是系统实现自控的必要环节，另一方面实现了高频率的电子化数据，方便管理人员运行管理和故障的诊断、处理等功能，然而这种自控仪表无一例外都需要供电，这成为其广泛应用的一个重要制约因素，要么放置在方便接电的电源附近，如布置在热力站内；要么花费较大的代价安装单独线路进行供电，代价较大，甚至于受限现场条件的制约无法实现；要么设置电池供电，但电池电量和寿命都有限，定期更换繁琐，成本也较高。随着移动通讯技术的发展以及智慧城市发展的需求，未来的供热、空调等市政系统的实时监测性要求提高，仪表的安装位置不仅仅限于热力站内，对于道路、荒野上的管道可能都需要安装有关仪表，显然仪表和设备的供电制约了其大范围的应用与发展。中国专利“利用输油气管道表面温差发电进行供电的装置(中华人民共和国，申请号：201420195588.6)”提出了一种利用输油气管道表面温差发电进行供电的装置，其利用油气管道表面与外界环境温度的温差来发电给仪表供电，这种方式理论上虽然可以实现发电，但存在不能保持较高的温差，无法解决发电效率低，发电稳定等问题，因此，需要一种能够创造稳定温差，高效发电的系统，即能够将半导体热量最迅速最高效地传导至冷源环境，从而保证发电半导体两端尽可能大尽可能稳定的温差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用热管温差发电并向设备供电的方法及系统，用于解决现有利用管道温差发电系统不能保持较高温差，无法解决发电效率低下的问题。本专利技术采用的技术方案是：一种利用热管温差发电向设备供电的系统，包括温差发电系统，控制电路、需要供电的设备、高温管道和冷源环境。所述温差发电系统包括：温差发电片组、温差发电片组电能输出电极、高温流体循环腔及热管装置。所述温差发电片组是温差发电的半导体器件，利用冷热两面的温差进行发电；所述高温流体循环腔与温差发电片组的热面接触，从高温管道接入而来的具有一定温度的高温流体自高温管道流出并通过高温流体循环腔的入口进入高温流体循环腔，自高温流体循环腔的出口流出再次进入高温管道；所述热管装置主要包括：蒸发腔、管道、工质和冷凝腔。蒸发腔和冷凝腔通过管道连接。所述蒸发腔的一面与温差发电片紧密接触，工质在该壁面蒸发；所述热管装置的冷凝腔位于冷源环境中，管内工质在冷凝腔放热冷凝，从而实现热量向冷源环境转移；高温流体循环腔与温差发电片组的热面进行热交换，蒸发腔与温差发电片组的冷面进行热交换，冷凝腔与冷源环境进行热交换；温差发电系统通过温差发电片组电能输出电极与控制电路相连，控制电路进一步与需要供电的设备相连从而向设备供电。所述温差发电系统的另一方案，包括温差发电片组、温差发电片组电能输出电极、高温流体循环腔及热管装置。所述温差发电片组是温差发电的半导体器件，用来利用冷热两面的温差进行发电；所述高温流体循环腔与温差发电片组的热面接触，从高温管道接入而来的具有一定温度的高温流体自高温管道流出并通过高温流体循环腔的入口进入高温流体循环腔，选取与高温管道存在一定压差的另一管道的一点，将高温流体循环腔流出的流体引入另一管道；所述热管装置主要包括：蒸发腔、管道、工质和冷凝腔。蒸发腔和冷凝腔通过管道连接。所述蒸发腔的一面与温差发电片紧密接触，工质在该壁面蒸发；所述热管装置的冷凝腔位于冷源环境中，管内工质在冷凝腔放热冷凝，从而实现热量向冷源环境转移；高温流体循环腔与温差发电片组的热面进行热交换，蒸发腔与温差发电片组的冷面进行热交换，冷凝腔与冷源环境进行热交换；温差发电系统通过温差发电片组电能输出电极与控制电路相连，控制电路进一步与需要供电的设备相连从而向设备供电。所述温差发电系统的另一方案：包括温差发电片组、温差发电片组电能输出电极和热管装置。所述温差发电片组是温差发电的半导体器件，用来利用冷热两面的温差进行发电；所述温差发电片组紧贴高温管道外壁面，管道内高温流体通过管道壁导热从而使发电片组热面获得一稳定高温环境；所述热管装置主要包括：蒸发腔、管道、工质和冷凝腔。蒸发腔和冷凝腔通过管道连接。所述蒸发腔的一面与温差发电片紧密接触，工质在该壁面蒸发；所述热管装置的冷凝腔位于冷源环境中，管内工质在冷凝腔内放热冷凝，从而实现热量向冷源环境转移。温差发电系统通过温差发电片组电能输出电极与控制电路相连，控制电路进一步与需要供电的设备相连从而向设备供电。其特征还在于：热管装置还包括吸液芯。其特征还在于：为了保证高温管道外壁面与温差发电片热面之间紧密接触，减少热阻，还可以在所述温差发电片组热面和高温管道外壁面之间增加紧密性导热材料。其特征在于：所述热管装置管道可以自由布置；可以直走，可以转弯；可以在管道井内，也可以穿过土壤到达地面以及地面以上。其特征还在于：所述热管装置的冷凝腔可以是热管管道的一部分，也可以设置专门的冷凝腔。冷凝腔的位置可以在管道井内和/或埋藏在土壤中和/或裸露在地面及以上。其特征还在于：所述冷源环境为比高温管道流体内温度低的环境。其特征还在于：所述热管装置冷凝腔具有散热翅片结构，从而加强热管冷凝腔与冷源环境的换热。其特征还在于：为了保证高温流体循环腔与温差发电片组热面之间紧密接触，减少热阻，可以在所述高温流体循环腔与发电片组的接触面之间增加紧密性导热材料。其特征还在于：为了保证蒸发腔与温差发电片组冷面之间紧密接触，减少热阻，在所述蒸发腔与温差发电片组的接触面之间增加紧密性导热材料。其特征还在于：为了增强温差发电片组与高温流体循环腔和蒸发腔的换热效果，提高发电效率，所述高温流体循环腔、蒸发腔与发电片组的接触面还可以采用波纹结构和/或涂刷增强换热的涂料。所述高温循环腔内流体的流动动力来源于所述高温管道流动方向上某段距离的压差，所述高温流体循环腔的入口与高温管道位于流体流向上的上游一点相连，高温流体循环腔的出口与高温管道位于流体流向上的下游另一点相连，且两点之间的流体压力差需能克服流体流过流体循环腔及流体循环腔前后管路的阻力。所述高温循环腔内流体的流动动力还可以来源于所述高温管道以及与高温管道存在一定压差的另一管道，所述高温流体循环腔的入口与高温管道的一点相连，高温流体循环腔的出口与另一管道的一点相连，且两点之间的压力差需能克服流体流过流体循环腔及流体循环腔前后管路的阻力。此外，所述高温流体循环腔内流体的流动动力还可以通过在流体循环腔的入口前和/或出口后增加泵或其他动力设备来提供。其特征还在于：为了满足不同设备的供电需求，如供电电压、电流、功率和容量等不同，以及在不同场合管道内流体温差不同，所述发电片组可以是一组，也可以是多组串联或并联。其特征还在于：为了防止管道内的污物流入、堵塞流体高温流体循本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用温差发电向设备供电的系统，包括温差发电系统，控制电路、需要供电的设备、高温管道和冷源环境，其特征在于：温差发电系统的冷热温差来源于具有一定温差的高温管道和冷源环境。

【技术特征摘要】
1.一种利用温差发电向设备供电的系统，包括温差发电系统，控制电路、需要供电的设备、高温管道和冷源环境，其特征在于：温差发电系统的冷热温差来源于具有一定温差的高温管道和冷源环境。2.根据权利要求1所述的一种利用温差发电向设备供电的系统，其特征在于：所述温差发电系统包括：温差发电片组、温差发电片组电能输出电极、高温流体循环腔及热管装置；所述温差发电片组是温差发电的半导体器件，利用冷热两面的温差进行发电；所述高温流体循环腔与温差发电片组的热面接触，从高温管道接入而来的具有一定温度的高温流体自高温管道流出并通过高温流体循环腔的入口进入高温流体循环腔，自高温流体循环腔的出口流出再次进入高温管道；所述热管装置主要包括：蒸发腔、管道、工质和冷凝腔，还可以包括吸液芯；蒸发腔和冷凝腔通过管道连接，所述蒸发腔的一面与温差发电片紧密接触，工质在该壁面蒸发；所述热管装置的冷凝腔位于冷源环境中，管内工质在冷凝腔放热冷凝，从而实现热量向冷源环境转移；高温流体循环腔与温差发电片组的热面进行热交换，蒸发腔与温差发电片组的冷面进行热交换，冷凝腔与冷源环境进行热交换；温差发电系统通过温差发电片组电能输出电极与控制电路相连，控制电路进一步与需要供电的设备相连从而向设备供电。3.根据权利要求1所述的一种利用温差发电向设备供电的系统，所述温差发电系统包括温差发电片组、温差发电片组电能输出电极、高温流体循环腔及热管装置；所述温差发电片组是温差发电的半导体器件，用来利用冷热两面的温差进行发电；所述高温流体循环腔与温差发电片组的热面接触，从高温管道接入而来的具有一定温度的高温流体自高温管道流出并通过高温流体循环腔的入口进入高温流体循环腔，选取与高温管道存在一定压差的另一管道的一点，将高温流体循环腔流出的流体引入另一管道；所述热管装置主要包括：蒸发腔、管道、工质和冷凝腔，还可以包括吸液芯；蒸发腔和冷凝腔通过管道连接，所述蒸发腔的一面与温差发电片紧密接触，工质在该壁面蒸发；所述热管装置的冷凝腔位于冷源环境中，管内工质在冷凝腔放热冷凝，从而实现热量向冷源环境转移；高温流体循环腔与温差发电片组的热面进行热交换，蒸发腔与温差发电片组的冷面进行热交换，冷凝腔与冷源环境进行热交换；温差发电系统通过温差发电片组电能输出电极与控制电路相连，控制电路进一步与需要供电的设备相连从而向设备供电。4.根据权利要求1所述的一种利用温差发电向设备供电的系统，其特征在于：所述温差发电系统包括温差发电片组、温差发电片组电能输出电极和热管装置；所述温差发电片组是温差发电的半导体器件，用来利用冷热两面的温差进行发电；所述温差发电片组紧贴高温管道外壁面，管道内高温流体通过管道壁导热从而使发电片组热面获得一稳定高温环境；所述热管装置主要包括：蒸发腔、管道、工质和冷凝腔，还可以包括吸液芯；蒸发腔和冷凝腔通过管道连接，所述蒸发腔的一面与温差发电片紧密接触，工质在该壁面蒸发；所述热管装置的冷凝腔位于冷源环境中，管内工质在冷凝腔内放热冷凝，从而实现热量向冷源环境转移；温差发电系统通过温差发电片组电能输出电极与控制电路相连，控制电路进一步与需要供电的设备相连从而向设备供电。5.根据权利要求2-4所述的一种利用温差发电向设备供电的系统，其特征在于：所述热管装置管道可以自由布置；可以直走，可以转弯；可以在管道井内，也可以穿过土壤到达地面以及地面以上；所述热管装置的冷凝腔可以是热管管道的一部分，也可以设置专门的冷凝腔，冷凝腔的位置可以在管道井内和/或埋藏在土壤中和/或裸露在地面及以上。6.根据权利要求2-5所述的一种利用温差发电向设备供电的系统，其特征还在于：所述热管装置冷凝腔具有散热翅片结构，从而加强热管冷凝腔与冷源环境的换热。7.根据权利要求1-4所述的一种利用温差发电向设备供电的系统，其特征在于：所述控制电路还与蓄电装置相连，控制电路可以将温差发电片组电能输出电极输出的电流或电压蓄存于蓄电装置；所述蓄电装置与需要供电的设备相连，蓄电装置可以向所述需要供电的设备供电；所述控制电路把所述温差发电系统产生的电能向所述需要供电的设备供电；所述控制电路还自动将不稳...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪莲，樊学海，胡建军，
申请(专利权)人：合肥暖流信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34