温差热电热能转换装置及温差热电系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种温差热电热能转换装置及温差热电系统，所述温差热电热能转换装置包括壳体和热电元件，所述壳体限定有蓄热腔和冷却腔，所述蓄热腔内设置有蓄热体，所述蓄热体用于从尾气中接收热量并存储；所述冷却腔内设置有冷却体以及与所述冷却体接触的传热介质管路，所述传热介质管路与冷却介质源流体连通；所述热电元件设置在所述蓄热腔和所述冷却腔之间并被配置为在来自所述蓄热体和所述冷却体的温差下产生电能；本发明专利技术所述温差热电热能转换装置及温差热电系统能在热电元件的热端和冷端间形成高而稳定的温度差，从而保证高的热电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
温差热电热能转换装置及温差热电系统
本专利技术涉及内燃机尾气的热电转换
，特别是有关于一种温差热电热能转换装置及温差热电系统。
技术介绍
船舶废热主要是柴油机尾气中排放的热量，船舶柴油机有效功的热当量占燃料燃烧发热量的30％～40％左右，而以废热形式排出的能量与有效功相当，此部分热量直接排放到大气中，造成了巨大的能量损失。能量在相互转换时，总的转换效率为各环节转换效率的乘积，转换环节或过程越多，总体效率越低。因此，为了提高能源转换效率，应该减少中间能量转换环节。例如，温差发电主要是在热电材料的热端和冷端形成温差，利用塞贝克效应将热能直接转换为电能。热电元件的热端和冷却温差越大、越稳定，则热电转换效率越高。由前述分析可知，对于温差发电，热电元件热端和冷却温差越大、温差越稳定，热电转换效率越高。虽然，船用柴油机尾气量巨大，温度也较高，如中高速机尾气温度能达到300-400℃。但船舶航行过程中，柴油机变负荷运行时的尾气量和尾气温度波动较大，热电元件的冷热两端温度差波动较大，产生的电源电能密度差异较大，热电转换效率较低。当前，传统的温差热电热能转换装置一般分为两种。第一种转换装置是将热电元件热端直接贴在尾气管路上，热电元件冷端靠空气冷却，这种方式一般以车用居多。由于柴油机尾气量和尾气温度不稳定，空气的冷却作用不佳，这类装置热电转换效率较低且很不稳定。而第二种转换装置则增加了中间传热介质的热能转换装置并作为热电元件的热电系统，即通过尾气与传热介质传热将热量传递给传热介质。第二种转换装置虽然能在一定程度上避免尾气温度波动的影响，但由于存在中间传热介质，传热效率降低，热电元件热端和热电元件冷端无法形成高的温度差，这类装置的热电转换效率也普遍较低。因此，亟需提供一种温差热电热能转换装置以及温差热电系统，以解决上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种温差热电热能转换装置以及温差热电系统，利用热电元件的热端和冷端间形成高而稳定的温度差，从而保证高的热电转换效率。为了达到上述目的，根据本专利技术的一方面提供一种温差热电热能转换装置，用于将主机的尾气的热能至少部分转化为电能，具有壳体和设置于所述壳体内的热电元件，所述壳体限定有蓄热腔和冷却腔，其中，所述蓄热腔内设置有蓄热体，所述主机的尾气流经所述蓄热腔，所述蓄热体用于从所述尾气中接收热量并存储；所述冷却腔内设置有冷却体以及与所述冷却体接触的传热介质管路，所述传热介质管路与冷却介质源流体连通，用以对所述冷却体进行冷却；所述热电元件设置在所述蓄热腔和所述冷却腔之间并被配置为在来自所述蓄热体和所述冷却体的温差下产生电能。在一些实施例中，所述蓄热腔具有第一传热壁，所述冷却腔具有第二传热壁；所述热电元件具有热端和冷端，所述热端接触所述第一传热壁，所述冷端接触所述第二传热壁。在一些实施例中，在所述第一传热壁和所述第二传热壁之间还设置有纳米隔热材料，所述纳米隔热材料填充于所述热电元件之间。在一些实施例中，所述第一传热壁和所述第二传热壁间隔设置于所述壳体的腔体内，并且：所述第一传热壁与所述壳体共同限定所述蓄热腔；所述第二传热壁与所述壳体共同限定所述冷却腔。在一些实施例中，所述壳体的顶部设有与所述蓄热腔流体连通的进气口和出气口，所述进气口与所述主机的尾气管路连通。在一些实施例中，所述壳体的底部设有进水口和出水口，所述传热介质管路通过所述进水口与所述主机的冷却管路流体连通，所述传热介质管路与所述出水口流通连通。在一些实施例中，所述蓄热体直接接触所述第一传热壁的表面。在一些实施例中，在所述蓄热体与所述第一传热壁之间的缝隙内填充有高导热介质。在一些实施例中，所述冷却体直接接触所述第二传热壁。在一些实施例中，所述热电元件通过夹持件固定于所述第二传热壁上。在一些实施例中，所述第一传热壁和所述第二传热壁的材料分别独立地为铜和不锈钢。在一些实施例中，所述冷却体为导热油。依据本专利技术的另一方面，还提供一种温差热电系统，所述温差热电系统包括任一项所述的温差热电热能转换装置。在一些实施例中，所述温差热电系统还包括主机尾气管路、主机冷却管路和电源管理模块；其中所述主机尾气管路与所述蓄热腔流体连通；所述主机冷却管路与所述传热介质管路流体连通；所述电源管理模块与所述热电元件电性连接。所述主机例如是船舶柴油机。与现有技术相比，本专利技术所述温差热电热能转换装置以及温差热电系统，通过在蓄热腔内设置蓄热体以及在冷却腔内填充冷却体和传热介质管路，能保证热电元件热端温度、冷端温度以及冷热端温差的稳定性；通过使尾气直接流经蓄热体并使第一传热壁直接接触蓄热体和热电元件的热端，能节省能量转换环节或过程，使尾气中的热量稳定输出到热电元件热端，提高热电转换效率；通过在第一传热壁和所述第二传热壁之间设置纳米隔热材料，能防止蓄热腔和冷却腔之间直接进行传热，减少热量损失；此外，通过使第二传热壁与冷却体和热电元件冷端直接地接触，能使冷端稳定地维持较低的温度，从而保证高的热电转换效率。附图说明下面结合附图，通过对本专利技术的具体实施方式详细描述，将使本专利技术的技术方案及其它有益效果显而易见。图1为本专利技术所述温差热电热能转换装置的结构示意图。图2为本专利技术热电元件的结构示意图。上述附图中的附图标记说明如下：1壳体101进气口102出气口103出水口104进水口10蓄热腔11蓄热体12第一传热壁20冷却腔21冷却体22第二传热壁23换热介质管路30热电元件31热端32冷端40纳米隔热材料50夹持件具体实施方式以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本专利技术可用以实施的特定实施例。本专利技术所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本专利技术，而非用以限制本专利技术。此外，在具体实施例方式中所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术所述温差热电热能转换装置的结构示意图。图2为本专利技术热电元件的结构示意图。如图1所示，本专利技术提供一种温差热电热能转换装置，所述温差热能热电转换装置包括壳体1，所述壳体1至少限定有蓄热腔10和冷却腔20以及位于所述蓄热腔10和所述冷却腔20之间的热电转换室。例如，如图1所示，在本实施例中，所述蓄热腔10、所述热电转换室、所述冷却腔20沿竖直方向层叠设置。在其它实施例中，所述冷却腔20还可以环设在热电转换室外围，所述热电转换室环设在所述蓄热腔10的外围。在具体实施时，所述壳体1为保温箱，能减少整个热电转换过程的热量散失，提高能量利用率。如图1所示，所述壳体1的顶部具有进气口101和出气口1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温差热电热能转换装置，用于将主机的尾气的热能至少部分转化为电能，其特征在于，具有壳体和设置于所述壳体内的热电元件，所述壳体限定有蓄热腔和冷却腔，其中，/n所述蓄热腔内设置有蓄热体，所述主机的尾气流经所述蓄热腔，所述蓄热体用于从所述尾气中接收热量并存储；/n所述冷却腔内设置有冷却体以及与所述冷却体接触的传热介质管路，所述传热介质管路与冷却介质源流体连通，用以对所述冷却体进行冷却；/n所述热电元件设置在所述蓄热腔和所述冷却腔之间并被配置为在来自所述蓄热体和所述冷却体的温差下产生电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种温差热电热能转换装置，用于将主机的尾气的热能至少部分转化为电能，其特征在于，具有壳体和设置于所述壳体内的热电元件，所述壳体限定有蓄热腔和冷却腔，其中，
所述蓄热腔内设置有蓄热体，所述主机的尾气流经所述蓄热腔，所述蓄热体用于从所述尾气中接收热量并存储；
所述冷却腔内设置有冷却体以及与所述冷却体接触的传热介质管路，所述传热介质管路与冷却介质源流体连通，用以对所述冷却体进行冷却；
所述热电元件设置在所述蓄热腔和所述冷却腔之间并被配置为在来自所述蓄热体和所述冷却体的温差下产生电能。


2.如权利要求1所述的温差热电热能转换装置，其特征在于，所述蓄热腔具有第一传热壁，所述冷却腔具有第二传热壁；
所述热电元件具有热端和冷端，所述热端接触所述第一传热壁，所述冷端接触所述第二传热壁。


3.如权利要求2所述的温差热电热能转换装置，其特征在于，在所述第一传热壁和所述第二传热壁之间还设置有纳米隔热材料，所述纳米隔热材料填充于所述热电元件之间。


4.如权利要求2所述的温差热电热能转换装置，其特征在于，所述第一传热壁和所述第二传热壁间隔设置于所述壳体的腔体内，并且：
所述第一传热壁与所述壳体共同限定所述蓄热腔；
所述第二传热壁与所述壳体共同限定所述冷却腔。


5.如权利要求4所述的温差热电热能转换装置，其特征在于，所述壳体的顶部设有与所述蓄热腔流体连通的进气口和出气口，所述进气口与所述主机的尾气管路连通。


6...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明山，李晓波，沈腾，肖凯华，陈秋燕，苏畅，陆颖，尚铭凯，陈祖睿，侯进，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31