管-排式温差发电器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种管‑排式温差发电器，包括多条热流管道、多条冷却管道、多块温差发电片、前端盖、后端盖、上盖板和下盖板，多条热流管道并排排列，在相邻的两条热流管道之间设有冷却管道，热流管道和冷却管道的截面均呈等腰梯形，热流管道和冷却管道反向设置；温差发电片嵌于热流管道和冷却管道之间，冷却管道的两端分别设有进水接头和出水接头；前端盖设有进气口和与进气口相通的前集气室，后端盖设有出气口和与出气口相通的后集气室，热流管道的两端分别与前集气室和后集气室相连通，上盖板和下盖板分别固定于热流管道的上端面和下端面。本实用新型专利技术的结构紧凑、换热性能好，可充分利用转换系统的热源和冷源。

Tube row type thermoelectric generator

The utility model discloses a type of thermoelectric generator, which comprises a plurality of heat flow pipes, a plurality of cooling pipes, a multi block temperature difference power generation piece, a front cover, a rear end cover, a upper cover plate and a lower cover plate, a plurality of heat flow pipes arranged side by side, and a cooling pipe, a heat flow pipe and a cooling pipe between the two adjacent heat flow pipes. The cross sections are all isosceles trapezoid, the heat flow pipe and the cooling pipe are set in reverse. The temperature difference power generation sheet is embedded between the heat flow pipe and the cooling pipe. The two ends of the cooling pipe are respectively provided with the inlet joint and the water outlet joint, the front cover is equipped with a intake port and a front air collector connected to the air intake, and the rear end covers a gas outlet and the outlet port. The two ends of the heat flow pipe are respectively connected with the front air collecting chamber and the rear air collecting chamber, and the upper cover plate and the lower cover plate are fixed to the upper end and the lower end face of the heat flow pipe respectively. The utility model has the advantages of compact structure and good heat exchange performance, and can fully utilize the heat source and cold source of the conversion system.

【技术实现步骤摘要】
管-排式温差发电器
本技术涉及能源
，具体涉及一种管-排式温差发电器。
技术介绍
温差发电器是能够将热能直接转换为电能的设备，主要由：换热器、温差发电片，连接及压紧器件组成。它的基础理论是关于热电转换的三个物理效应(塞贝克效应、帕尔帖效应、汤姆逊效应)，应用中，通过热电偶回路中的温度差，将热能直接转换成直流电；作为一种物理电源，具有结构简单，免维护，无噪声无环境污染等优点，可应用于能源利用、节能、独立电源、宇航、生活电器等领域。对温差发电器的技术要求是：体积紧凑、质量轻、输出功率大、工作可靠。它的基本工作方式是，在同一时间内，对温差发电片的高温面进行传热，对低温面进行冷却，并对各温差发电片进行电路连接。它的工作效率是换热效率与热电转换效率之乘积，前者取决于热源和冷源的形式、换热的方式和强度，以及换热器的结构；后者取决于热电材料的性能、温差发电片的结构和工艺。因而，在使用现有温差发电片产品的条件下，设计出高效率的换热器，最大程度地获取热量，是温差发电器的关键技术之一。现有的温差发电器，按其换热器的形式可分为：平板式、多边柱式、环片式、板框式、翅片式等。其中：平板式换热器只有2个平面可以设置温差发电片；多边柱式换热器的热流管道内径较大，压紧机构复杂，二者的结构不够紧凑，功率体积比低。环片式换热器与板框式换热器类似，流道的变化频繁，不适合高速流体通过，强化换热的性能较差；环片式换热器中温差发电片的布置松散。实心翅片式换热器的导热量全部通过位于基础面的翅根截面，需要设置若干内翅片才能达到增加换热量的目的，而且外翅片的导热距离很远，使得换热器的结构变得复杂，功率质量比较低。实际应用中，这些温差发电器都不能满足上述的技术要求。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构紧凑、质量轻、换热性能更好的管-排式温差发电器。本技术的目的通过以下的技术方案实现：本管-排式温差发电器，包括多条热流管道、冷却管道、多块温差发电片、前端盖、后端盖、上盖板和下盖板，多条热流管道并排排列，在相邻的两条热流管道之间设有冷却管道，所述热流管道和冷却管道均采用金属薄板制成，所述热流管道和冷却管道的截面均呈等腰梯形，且所述热流管道和冷却管道反向设置；所述温差发电片嵌入热流管道和冷却管道之间，所述冷却管道的两端分别设有进水接头和出水接头；所述前端盖设有进气口和与进气口相通的前集气室，所述后端盖设有出气口和与出气口相通的后集气室，所述热流管道的两端分别与前集气室和后集气室相连通，所述上盖板和下盖板分别固定于热流管道的上端面和下端面。优选的，所述热流管道的中部均设有导流片，此导流片将热流管道分隔成对称的上热流管道和下热流管道。优选的，所述热流管道的内壁设有网状花纹。优选的，所述热流管道与冷却管道相配合的腰线与冷却管道的中心垂线之间具有夹角。优选的，在热流管道和冷却管道压紧温差发电片之前，所述热流管道的两个侧面和冷却管道的两个侧面均为弧形面。优选的，所述冷却管道的前端端面与前集气室之间及冷却管道的后端端面与后集气室之间均设有隔板，且所述冷却管道的前端端面及后端端面均与相应的隔板之间具有间隙，此间隙填充有隔热材料；所述冷却管道的前端外壁面、后端外壁面、左右两侧壁面以及下端外壁面均设有隔热层。优选的，所述冷却管道的两侧壁面均设有用于固定温差发电片的定位片。优选的，所述上盖板通过螺钉组件固定于热流管道的上端面，所述下盖板通过螺钉组件固定于热流管道的下端面。优选的，所述上盖板和下盖板均设有与冷却管道数量相同的压条；位于上盖板的各条压条压紧于相应冷却管道的上端面，位于下盖板的各条压条压紧于相应冷却管道的下端面。优选的，所述上盖板的下面和下盖板的上面均设有隔热层。本技术管-排式温差发电器的工作原理如下所述：在管-排式温差发电器中，热流管道和冷却管道交替排列，由其中热流管道被导流片分隔成上下两层对称的上热流管道和下热流管道，从而形成一种紧凑的换热器结构。总热流道中的热流体通过进气口和前集气室，进入上、下热流管道，热流体与热流管道的内壁面进行热交换，即热流体的热量传递到热流管道的内壁面，这极大地增加了总换热面积；热流管道的内径相对较小，可以使热流体在热流管道内保持高速流动；而热流管道的内壁面加工有网状纹路，可以增加内壁面附近的热流体的扰动，有效地强化热流体与内壁面之间的换热效果及换热量。同时，热流管道壁面的法向导热的距离短、热阻小，热量可以通过热流管道的壁面，高效率地传递给位于热流管道和冷却管道之间的温差发电片的高温面；同时，冷却管道内的冷却水相对于热流体作逆向流动，对温差发电片的低温面进行有效地冷却，以使温差发电片工作在额定温度的状态下。而多块温差发电片同时安装于热流管道和冷却管道之间，将提高温差发电器的总输出功率。热流管道和冷却管道的截面均呈等腰梯形，且热流管道和冷却管道反向设置，即冷却管道反向设置在相邻的两条热流管道之间，它们的相互配合形成了楔形效应：热流管道和冷却管道的两个底角相等，且管壁(热流管道和冷却管道的管壁)与冷却管道中心线之间具有一个小角度的夹角，当盖板上的压条对冷却管道施加了预紧力时，温差发电片将受到较大的法向反力；由于管道两侧的壁面均为弧面，法向受力时由于弹性变形而变成了平面，产生了类似弹簧的作用；此外，热流管道受热时还将产生热变形，提供额外的压紧力。这种结构简单、紧凑、工作可靠，共同作用形成了一种对温差发电片的“夹角-弹簧”压紧机构，可以使温差发电片获得额定的压紧力。本技术相对于现有技术具有如下的优点：本管-排式温差发电器既具有平板式换热器结构简单、导热距离短的优点，而且换热强度更高，冷却效果更好；也具有翅型换热器中发电片可以空间立体布置的优点，而且质量更轻，体积更紧凑。本管-排式温差发电器的结构能够同时满足额定温度和额定压力的要求，有利于通过强化传热和冷却过程，提高输出功率并降低成本，可应用于紧凑型的热电转换装置中，满足高功率密度指标的要求。附图说明图1是本技术的管-排式温差发电器的结构示意图。图2是本技术的管-排式温差发电器的横向剖视图。图3是本技术的管-排式温差发电器的纵向剖视图。其中省略了上、下盖板。图4是本技术的前、后端盖的结构示意图。图5是本技术的冷却管道的结构示意图。图6是本技术的管-排式温差发电器的半剖视图。其中省略了上、下盖板。其中，1为热流管道，1-1为上热流管道，1-2为下热流管道，2为冷却管道，3为温差发电片，4为定位片，5为前集气室，6为后集气室，7为进气口，8为出气口，9为出水接头，10为进水接头，11为导流片，12为隔板，13为压条，14为螺钉组件，15为前端盖，16为后端盖，17为上盖板，18为下盖板，19为隔热层，20为铆螺母。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明。如图1、图2和图6所示的管-排式温差发电器，包括多条热流管道、多条冷却管道、多块温差发电片、前端盖、后端盖、上盖板和下盖板，多条热流管道并排排列，在相邻的两条热流管道之间设有冷却管道，所述热流管道和冷却管道均采用金属薄板制成，所述热流管道和冷却管道的截面均呈等腰梯形，且所述热流管道和冷却管道反向设置；所述温差发电片嵌入热流管道和冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.管‑排式温差发电器，其特征在于：包括多条热流管道、多条冷却管道、多块温差发电片、前端盖、后端盖、上盖板和下盖板，多条热流管道并排排列，在相邻的两条热流管道之间设有冷却管道，所述热流管道和冷却管道均采用金属薄板制成，所述热流管道和冷却管道的截面均呈等腰梯形，且所述热流管道和冷却管道反向设置；所述温差发电片嵌入热流管道和冷却管道之间，所述冷却管道的两端分别设有进水接头和出水接头；所述前端盖设有进气口和与进气口相通的前集气室，所述后端盖设有出气口和与出气口相通的后集气室，所述热流管道的两端分别与前集气室和后集气室相连通，所述上盖板和下盖板分别固定于热流管道的上端面和下端面。

【技术特征摘要】
1.管-排式温差发电器，其特征在于：包括多条热流管道、多条冷却管道、多块温差发电片、前端盖、后端盖、上盖板和下盖板，多条热流管道并排排列，在相邻的两条热流管道之间设有冷却管道，所述热流管道和冷却管道均采用金属薄板制成，所述热流管道和冷却管道的截面均呈等腰梯形，且所述热流管道和冷却管道反向设置；所述温差发电片嵌入热流管道和冷却管道之间，所述冷却管道的两端分别设有进水接头和出水接头；所述前端盖设有进气口和与进气口相通的前集气室，所述后端盖设有出气口和与出气口相通的后集气室，所述热流管道的两端分别与前集气室和后集气室相连通，所述上盖板和下盖板分别固定于热流管道的上端面和下端面。2.根据权利要求1所述的管-排式温差发电器，其特征在于：所述热流管道的中部均设有导流片，此导流片将热流管道分隔成对称的上热流管道和下热流管道。3.根据权利要求1所述的管-排式温差发电器，其特征在于：所述热流管道的内壁设有网状花纹。4.根据权利要求1所述的管-排式温差发电器，其特征在于：所述热流管道与冷却管道相配合的腰线与冷却管道的中心垂线之间具有夹角。5.根据权利要求1所述的管-排式温差发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张征，陈冬波，秦德雷，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44