基于平板热管的温差发电模块及其构成的热管循环余热温差发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于平板热管的温差发电模块及其构成的热管循环余热温差发电系统，其中基于平板热管的温差发电模块包括温差发电单元、壳体和风扇，温差发电单元中平行设置若干组多孔平行流扁管，多孔平行流扁管左右两侧依次紧密安装温差发电片和散热肋片，多孔平行流扁管上下两端分别插入气体集管和液体集管中，构成一体化温差发电模块。若干组温差发电模块与余热管道内换热器、气体管路、液体管路可组成热管循环余热温差发电系统，通过重力热管循环把管道内余热高效地传递到各温差发电模块中用于发电。该方案具有发电效率高、电压稳定、设计安装灵活方便、扩展性强的优势，且有利于温差发电装置的标准化、模块化、产品化。

【技术实现步骤摘要】
基于平板热管的温差发电模块及其构成的热管循环余热温差发电系统
：本专利技术涉及一种基于平板热管的温差发电模块及其构成的热管循环余热温差发电系统，属于余热废热回收利用及温差发电

技术介绍
：随着工业化的发展和人们生活水平的提高，我国的能源消耗飞速增长，能源危机和环境污染问题日益严峻。降低能源消耗，提高能源利用效率，充分利用余热废热，已成为我国能源发展的必由之路。在工业生产、建筑环境营造、生活废水中存在大量的废热，而液化天然气气化等过程中释放大量的冷能，这些高温的废热和低温的余冷(与环境温度有较大温差)都蕴含巨大的可再生能量，但往往直接排入大气，无法得到充分的利用。温差发电技术又称为热电发电或半导体发电技术，是基于热电材料的塞贝克效应实现发电的技术，其工作原理是在两块不同性质的半导体材料(P型和N型)两端形成温差，从而在半导体两端产生直流电压而输出电能。温差发电技术具有结构简单、无运动部件、无磨损、无泄漏、无噪声、使用寿命长、重量轻等优点，在工业余热和废热利用方面具有广阔的应用前景。但目前温差发电技术在应用过程中还受到两方面的限制，一方面为热电材料的热电优值Z不够高，导致发电效率较低；另一方面，缺少稳定高效的传热设备，进而在热电材料两端难以形成稳定且较高的温差，此外现有温差发电系统还存在规模小、拓展性差、难以形成标准化、产品化、价格较高，且对原有系统可能形成破坏等问题。热管是一种利用流动工质相变传热的自然传热设备，工质在蒸发器中蒸发吸热，气体流入冷凝器，在冷凝器中冷凝放热，冷凝液体在毛细力作用下返回蒸发器。热管技术具有传热效率高、等温性好、无噪音、无需动力驱动、安全可靠的优势，已被广泛应用在电子设备散热、太阳能利用、热回收等领域。热管技术与温差发电技术相结合可以保证传热过程的稳定高效，进而形成稳定且足够高的温差，提高温差发电效率。我国专利一种温差发电热管以及温差发电装置(申请号200810220647.X)和废热利用温差发电管道装置(申请号201310012345.4)均提出了热管与温差发电相结合的技术方案，但该方案都是利用小型单根式热管回收部分管段余热，热管传热量小、传热距离短，且气液逆流容易导致携带极限，系统规模小、扩展性差、只适用于特定系统、装置复杂且对原有管道系统影响较大，难以形成大规模发电应用。
技术实现思路
：本专利技术是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种基于平板热管的温差发电模块及其构成的热管循环余热温差发电系统，多孔平行流扁管与温差发电片和散热肋片紧密贴合，与风扇封装为一体，构成标准化温差发电模块，根据废热散热量灵活地选取温差发电模块，并与余热管道内换热器构成环路热管，在温差发电片两侧形成稳定的温差，提高了发电效率和发电规模，且模块化生产应用，设计安装灵活方便、拓展性好、有利于产品化、标准化。本专利技术采用如下技术方案：一种基于平板热管的温差发电模块，由温差发电单元、壳体、风扇、气体接口和液体接口组成，所述温差发电单元组装于壳体内部，壳体前后设有气流通道，气流通道前侧设置风扇，所述温差发电单元自左至右平行设置若干组多孔平行流扁管，多孔平行流扁管左右两侧依次紧密安装温差发电片和散热肋片，多孔平行流扁管上下两端分别插入气体集管和液体集管中，气体集管位于上侧，与气体接口连接，液体集管位于下侧，与液体接口连接。本专利技术还采用如下技术方案：一种基于平板热管的温差发电模块构成的热管循环余热温差发电系统，包括权利要求1所述的基于平板热管的温差发电模块、余热管道内换热器、气体管道和液体管道，所述余热管道内换热器通过气体管道与气体接口连接，余热管道内换热器通过液体管道与液体接口连接；若管道内流体温度高于环境温度，温差发电模块安装高于余热管道内换热器，余热管道内换热器为热管循环蒸发器，温差发电模块为热管循环冷凝器；若管道内流体温度低于环境温度，温差发电模块安装低于余热管道内换热器，余热管道内换热器为热管循环冷凝器，温差发电模块为热管循环蒸发器。进一步地，安装时需先抽真空，后充注相变工质，相变工质为氟利昂、水、乙醇或者丙酮。进一步地，液体管路上设置液体泵、毛细芯回液装置。进一步地，液体管路上设置储液器。进一步地，气体管路上设置气液分离器。本专利技术具有如下有益效果：1、平板热管与温差发电片巧妙结合，构成模块化温差发电模块，有利于温差发电模块的标准化、模块化、产品化，可以切实降低产品价格，推动温差发电技术的广泛应用；2、基于平板热管的温差发电模块与余热换热器构成环路热管，传热效率高、等温性好、可远距离、大规模传热，无需动力驱动，且热管内气液分流，避免了携带极限；3、基于平板热管的温差发电模块构成的余热温差发电系统，设计安装灵活方便、初投资低、扩展性强，可组建大容量余热温差发电系统；4、热管传热过程中等温性很好，各温差发电片两侧温差基本相同，保障了发电电压的一致性和稳定性。附图说明：图1为本专利技术的基于平板热管的温差发电模块示意图。图2为本专利技术的基于平板热管的温差发电模块中的温差发电单元示意图。图3为图2的A-A截面图。图4为基于平板热管的温差发电模块构建的高温余热温差发电系统示意图。图5为基于平板热管的温差发电模块构建的低温余冷温差发电系统示意图。图中：1－温差发电单元；11－多孔平行流扁管；12－温差发电片；13－散热肋片；14－气体集管；15－液体集管；2—壳体；21—气流通道；3－风扇；4－气体接口；5－液体接口；6－余热管道内换热器；8－气体管路；9－液体管路。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1为本专利技术基于平板热管的温差发电模块的结构示意图，其主要由温差发电单元1、壳体2、风扇3、气体接口4和液体接口5组成。温差发电单元1组装于壳体2内部，壳体2前后设有气流通道21，气流通道21前侧设置风扇3。图2为温差发电单元1结构示意图，温差发电单元1自左至右平行设置若干组多孔平行流扁管11，多孔平行流扁管11左右两侧依次紧密安装温差发电片12和散热肋片13，多孔平行流扁管11上下两端分别插入气体集管14和液体集管15中，气体集管14位于上侧，与气体接口4连接，液体集管15位于下侧，与液体接口5连接。如图4和图5所示，若干组基于平板热管的温差发电模块与余热管道内换热器6、气体管道8和液体管道9构成热管循环余热温差发电系统。余热管道内换热器6通过气体管道8与气体接口4连接，余热管道内换热器6通过液体管道9与液体接口5连接。如图4所示，如果管道内流体温度高于环境温度，比如工业余热等，温差发电模块安装高于余热管道内换热器6，余热管道内换热器6作为热管循环蒸发器，温差发电模块作为热管循环冷凝器。此时，热管系统内工质在余热管道内换热器6中受热蒸发，气态工质沿气体管道8流入温差发电模块气体接口4内，通过气体集管14分配均匀流入各多孔平行流扁管11内。工质多孔平行流扁管11内放热冷凝为液态工质，液态工质在重力作用下依次通过液体集管15、液体接口5、液体管路9回流到管道内换热器6中，完成热管循环，管道内余热被转移到温差发电模块中。此时，温差发电片12紧靠多孔平行流扁管11侧为高温侧，温差发电片12紧靠散热肋片13侧为低温侧，两侧温差驱动温差发电片12发电，废热通过散热肋片13排入空气中。如图5所示，如果管道本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于平板热管的温差发电模块，其特征在于：由温差发电单元(1)、壳体(2)、风扇(3)、气体接口(4)和液体接口(5)组成，所述温差发电单元(1)组装于壳体(2)内部，壳体(2)前后设有气流通道(21)，气流通道(21)前侧设置风扇(3)，所述温差发电单元(1)自左至右平行设置若干组多孔平行流扁管(11)，多孔平行流扁管(11)左右两侧依次紧密安装温差发电片(12)和散热肋片(13)，多孔平行流扁管(11)上下两端分别插入气体集管(14)和液体集管(15)中，气体集管(14)位于上侧，与气体接口(4)连接，液体集管(15)位于下侧，与液体接口(5)连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于平板热管的温差发电模块，其特征在于：由温差发电单元(1)、壳体(2)、风扇(3)、气体接口(4)和液体接口(5)组成，所述温差发电单元(1)组装于壳体(2)内部，壳体(2)前后设有气流通道(21)，气流通道(21)前侧设置风扇(3)，所述温差发电单元(1)自左至右平行设置若干组多孔平行流扁管(11)，多孔平行流扁管(11)左右两侧依次紧密安装温差发电片(12)和散热肋片(13)，多孔平行流扁管(11)上下两端分别插入气体集管(14)和液体集管(15)中，气体集管(14)位于上侧，与气体接口(4)连接，液体集管(15)位于下侧，与液体接口(5)连接。2.一种基于平板热管的温差发电模块构成的热管循环余热温差发电系统，其特征在于：包括权利要求1所述的基于平板热管的温差发电模块、余热管道内换热器(6)、气体管道(8)和液体管道(9)，所述余热管道内换热器(6)通过气体管道(8)与气体接口(4)连接，余热管道内换热器(6)通过液体管道(9)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朋磊，张大林，武艳，荣星月，徐旺，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32