一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统技术方案

本发明专利技术公开了一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统，包括烟道、脉动热管热电中温灶和脉动热管尾气高温灶；脉动热管热电中温灶包括中温灶脉动热管蒸发端、中温灶脉动热管冷凝端、脉动热管磁电转换部件、脉动热管绝热连接管路、脉动热管绝热回流管路、方形中温加热板和低温储热介质；脉动热管尾气高温灶包括高温灶脉动热管蒸发端、高温灶脉动热管冷凝端、方形高温加热板和中温储热介质；其中，脉动热管热电中温灶中设有脉动热管磁电转换部件，通过热能、动能、磁能和电能转换，实现电能的输出；本发明专利技术通过采用小型高效的L形分离式脉动热管，将燃气灶尾气的余热进行回收和利用，实现了热量的高效回收和传递，且装置结构简单、布置灵活、随时用热、成本较低。成本较低。成本较低。

【技术实现步骤摘要】
一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统


[0001]本专利技术涉及燃气灶尾气余热回收利用
，具体涉及一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统。

技术介绍

[0002]随着我国经济持续高速发展,能源短缺日益严重，工业领域用能效率较低的问题凸显，节能减排已经成为国策之一，目前工业领域的节能减排已经有了较大的进步，但是在燃气灶领域，商用灶和民用灶的热效率都较低，商用灶热效率约30％，民用灶热效率约50％，烟气排放温度在800℃以上，大量热量随着尾气排放而损失，且燃气灶使用燃料为天然气和液化石油气，属于清洁能源，当前在碳达峰，碳中和的大背景下，燃气灶高温尾气余热回收利用已经成为迫切解决的问题。
[0003]常规商用燃气灶和民用燃气灶的结构紧凑，灶台可利用面积小，难以采用常规余热回收设备进行烟气余热的高效回收，因此需要一种小型高效传热元件—脉动热管，在无需驱动设备条件下，进行烟气余热的高效回收和热量传递；
[0004]传统回路脉动热管冷热段间隔布置，中间绝热连接管路较多，安装和密封难度较大，因此针对传热元件提出采用分离式脉动热管结构，即蒸发端和冷凝端之间只有两根绝热连接管路。另外根据用热端需求，脉动热管冷凝端采用水平放置，蒸发端垂直布置，既能够保证脉动热管高效的传热性能，也利于锅具的摆放和热量的利用。
[0005]本专利技术提出采用相变材料作为蓄热工质，将回收的尾气热量储存起来并加以利用，既解决了燃气灶工作时段相对固定而回收的热量无法在短时间内充分利用的问题，同时也延长了热利用的灵活性和时效性。
[0006]燃气灶尾气排放温度较高，直接转换成温度较低的热能利用，大大降低了烟气余热回收的品质，本专利技术利用脉动热管冷热段之间的压差实现热电转换，提高了烟气余热的利用品质，同时脉动热管冷端提供低品位热量，实现了能源品质的梯度利用。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统，以解决上述
技术介绍
中提出的燃气灶余热回收利用的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统，包括烟道1、脉动热管热电中温灶100和脉动热管尾气高温灶1000；脉动热管热电中温灶100包括中温灶脉动热管蒸发端2、中温灶脉动热管冷凝端3、脉动热管磁电转换部件4、热管绝热连接管路5、脉动热管绝热回流管路6、方形中温加热板7和低温储热介质8；脉动热管尾气高温灶1000包括高温灶脉动热管蒸发端10、高温灶脉动热管冷凝端11、方形高温加热板12和中温储热介质13；所述中温灶脉动热管蒸发端2和所述高温灶脉动热管蒸发端10垂直布置在所述烟道1内，所述中温灶脉动热管冷凝端3和所述高温灶脉动热管冷凝端11分别水平布置在两个加热板内；所述脉动热管磁电转换部件4布置于所述中温灶
脉动热管蒸发端2和所述中温灶脉动热管冷凝端3之间的所述脉动热管绝热连接管路5上，且位于两个加热板之间；所述中温灶脉动热管蒸发端2和所述高温灶脉动热管蒸发端10用于回收烟气的热量，通过热管内工质的自激运动，将热量传递到冷凝端，并储存在储热介质中。脉动热管磁电转换部件4利用脉动热管冷热端之间的压差，实现热能、动能、磁能和电能的转换，获得高品位的电能。
[0009]所述烟道1整体为长方形通道，采用耐高温金属材料，其进口端连接燃气灶尾气出口，出口端为烟气排放口；所述烟道1上表面留有多个小直径圆孔，用于引出脉动热管；所述烟道1外表面包裹绝热保温材料。
[0010]所述中温灶脉动热管蒸发端2、所述脉动热管磁电转换部件4、所述脉动热管绝热连接管路5、所述中温灶脉动热管冷凝端3以及所述脉动热管绝热回流管路6依次组合连接；脉动热管内振荡的汽液塞状工质依次流过所述中温灶脉动热管蒸发端2、所述脉动热管磁电转换部件4、所述脉动热管绝热连接管路5、所述中温灶脉动热管冷凝端3、所述脉动热管绝热回流管路6，最后流回到所述中温灶脉动热管蒸发端2，完成一次单向循环脉动。
[0011]所述中温灶脉动热管蒸发端2向下垂直布置于所述烟道1内，布置方向与烟气流动方向垂直；所述中温灶脉动热管蒸发端2的直管段处设有充液口15；所述中温灶脉动热管冷凝端3为用户的中温用热部件，均匀平铺于方形中温加热板7内，并与水平面保持5
°
～15
°
的倾角；所述中温灶脉动热管冷凝端3的焊有多个连接一体的横向翅片Ⅰ17；带所述横向翅片Ⅰ17的所述中温灶脉动热管冷凝端3紧密埋于所述低温储热介质8中。
[0012]中温灶脉动热管冷凝端3呈水平小倾角放置，利于脉动热管冷凝端内工质的回流，保证脉动热管自激运动和冷凝端良好放热；方形中温加热板7内的储热介质采用60℃～90℃的相变材料，脉动热管冷凝端沿方形轮廓紧密分布成中温用热区，该用热区可用于保温热水、温热牛奶等；脉动热管冷凝端焊有多个横向翅片Ⅰ17，增加了与储热介质的换热面积，强化了脉动热管冷凝端与储热介质的换热，同时增加了方形中温加热板7内部的均温性。
[0013]所述脉动热管绝热回流管路6和所述脉动热管绝热连接管路5均为等径毛细铜管且弯折成倒L形；所述脉动热管绝热回流管路6一端连接所述中温灶脉动热管蒸发端2，另一端连接所述中温灶脉动热管冷凝端3，所述脉动热管绝热回流管路6外壁包裹绝热保温材料；所述为等径毛细铜管且弯折成倒L形；所述脉动热管绝热连接管路5一端连接所述脉动热管磁电转换部件4，另一端连接所述中温灶脉动热管冷凝端3；所述脉动热管绝热连接管路5外壁包裹绝热保温材料。
[0014]所述脉动热管磁电转换部件4包括涡轮腔体20、涡轮22、弧形磁片23、定子外壳24、定子25、整流板26和顶盖27；所述定子外壳24与所述涡轮腔体20相扣并密封连接，形成中间空腔，用于放置所述涡轮22；所述脉动热管磁电转换部件4安装于脉动热管回路的中部，为电能输出部件；所述涡轮腔体20侧壁的输入管29连接所述中温灶脉动热管蒸发端2出口，所述涡轮腔体20侧壁的输出管33与所述脉动热管绝热连接管路5连接，所述涡轮腔体20内部装有涡轮22；多个所述弧形磁片23沿周向等间距固定在所述涡轮22圆周内壁面上，所述涡轮22旋转带动多个弧形磁片23旋转，产生旋转间隔磁场；所述定子外壳24外侧面固定定子25；定子25由定子铁芯42和多个线圈绕组43组成，定子25中的线圈绕组43能够感应到所述涡轮腔体20内部的旋转间隔磁场，因磁通量的变化，产生交变电流，通过所述整流板26转换为直流电输出；所述顶盖27一侧与所述涡轮腔体20螺纹连接，另一侧设有一方形小孔47，所
述方形小孔47内引出所述整流板26的电线45,并接于蓄电池16中。
[0015]所述涡轮腔体20设有底面中心凹陷圆槽30，所述底面中心凹陷圆槽30内设有轴承21；所述涡轮腔体20上设有外环壁32和内环壁31，所述外环壁32外表面设有外螺纹34；所述涡轮腔体20的一侧沿侧壁切面方向设有所述输入管29和所述输出管33；所述输入管29的内部设有渐缩变径管，喷管顶锥角在10...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统，其特征在于，包括烟道(1)、脉动热管热电中温灶(100)和脉动热管尾气高温灶(1000)；脉动热管热电中温灶(100)包括中温灶脉动热管蒸发端(2)、中温灶脉动热管冷凝端(3)、脉动热管磁电转换部件(4)、脉动热管绝热连接管路(5)、脉动热管绝热回流管路(6)、方形中温加热板(7)和低温储热介质(8)；脉动热管尾气高温灶(1000)包括高温灶脉动热管蒸发端(10)、高温灶脉动热管冷凝端(11)、方形高温加热板(12)和中温储热介质(13)；所述中温灶脉动热管蒸发端(2)和所述高温灶脉动热管蒸发端(10)垂直布置在所述烟道(1)内，所述中温灶脉动热管冷凝端(3)和所述高温灶脉动热管冷凝端(11)分别水平布置在两个加热板内；所述脉动热管磁电转换部件(4)布置于所述中温灶脉动热管蒸发端(2)和所述中温灶脉动热管冷凝端(3)之间的所述脉动热管绝热连接管路(5)上。2.根据权利要求1所述的一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统，其特征在于所述中温灶脉动热管蒸发端(2)、所述脉动热管磁电转换部件(4)、所述脉动热管绝热连接管路(5)、所述中温灶脉动热管冷凝端(3)以及所述脉动热管绝热回流管路(6)依次组合连接；所述中温灶脉动热管蒸发端(2)向下垂直布置于所述烟道(1)内，布置方向与烟气流动方向垂直；所述中温灶脉动热管蒸发端(2)的直管段处设有充液口(15)；所述中温灶脉动热管冷凝端(3)均匀平铺于方形中温加热板(7)内，并与水平面保持5
°
～15
°
的倾角；所述中温灶脉动热管冷凝端(3)的焊有多个连接一体的横向翅片Ⅰ(17)；带所述横向翅片Ⅰ(17)的所述中温灶脉动热管冷凝端(3)紧密埋于所述低温储热介质(8)中；所述脉动热管绝热回流管路(6)和所述脉动热管绝热连接管路(5)均为等径毛细铜管且弯折成倒L形；所述脉动热管绝热回流管路(6)一端连接所述中温灶脉动热管蒸发端(2)，另一端连接所述中温灶脉动热管冷凝端(3)；所述脉动热管绝热连接管路(5)一端连接所述脉动热管磁电转换部件(4)，另一端连接所述中温灶脉动热管冷凝端(3)。3.根据权利要求1所述的一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统，其特征在于，所述脉动热管磁电转换部件(4)包括涡轮腔体(20)、涡轮(22)、弧形磁片(23)、定子外壳(24)、定子(25)、整流板(26)和顶盖(27)；所述定子外壳(24)与所述涡轮腔体(20)相扣并密封连接，形成中间空腔，用于放置所述涡轮(22)；所述涡轮腔体(20)侧壁的输入管(29)连接所述中温灶脉动热管蒸发端(2)出口，所述涡轮腔体(20)侧壁的输出管(33)与所述脉动热管绝热连接管路(5)连接，所述涡轮腔体(20)内部装有所述涡轮(22)；多个所述弧形磁片(23)沿周向等间距固定在所述涡轮(22)圆周内壁面上，所述涡轮(22)旋转带动多个弧形磁片(23)旋转，产生旋转间隔磁场；所述定子外壳(24)外侧面固定定子(25)；所述定子(25)由定子铁芯(42)和多个线圈绕组(43)组成，所述定子(25)中的所述线圈绕组(43)能够感应到所述涡轮腔体(20)内部的旋转间隔磁场，因磁通量的变化，产生交变电流，通过所述整流板(26)转换为直流电输出；所述顶盖(27)一侧与所述涡轮腔体(20)螺纹连接，另一侧设有一方形小孔(47)，所述方形小孔(47)内引出所述整流板(26)的电线(45),并接于蓄电池(16)中。4.根据权利要求4所述的一种蓄热式燃气灶尾气余热脉动热管热电双灶系统，其特征在于，所述涡轮腔体(20)设有底面中心凹陷圆槽(30)，所述底面中心凹陷圆槽(30)内设有轴承(21)；所述涡轮腔体(20)上设有外环壁(32)和内环壁(31)，所述外环壁(32)外表面设有外螺纹(34)；所述涡轮腔体(20)的一侧沿侧壁切面方向设有所述输入管(29)和所述输出
管(33)；所述输入管(29)的内部设有渐缩变径管，喷管顶锥角在10
°
～12
°
之间；所述涡轮腔体(20)内部设有涡轮(22)，所述涡轮(22)包括带底面的涡轮圆环壁(35)、矩形叶片(36)和矩形卡槽(37)；所述涡轮圆环壁(35)外侧沿周向连接多个所述矩形叶片(36)，所述矩形叶片(36)间布置相对密集；所述矩形叶片(36)与所述涡轮腔体(20)内壁留有距离，所述涡轮圆环壁(35)内侧沿周向均匀等间距设有多个所述矩形卡槽(37)；所述涡轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：方中乐，苏磊，王听听，梁承林，汪倩彤，杨志浩，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：