铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了温差发电技术领域的铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置，包括基板和半导体元件，基板包括第一基板和第二基板，第一基板下表面铺设有若干根第一通管，第二基板上表面铺设有若干根第二通管，通管两端连通有支撑管，通管和支撑管内部均灌有水，支撑管竖向设置在第一基板和第二基板之间，第一基板和第二基板的之间固定连接有若干个半导体元件。本发明专利技术在不影响电解槽工作的同时，对铝电解槽散热孔的余热进行回收利用，提高电解铝生产的能量利用率。能量利用率。能量利用率。

【技术实现步骤摘要】
铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置


[0001]本专利技术属于温差发电
，具体是铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置。

技术介绍

[0002]铝电解槽能耗巨大，并且目前160kA～320kA的铝电解槽耗能中只有50％左右的能量用来进行化学能转化，其余能量以热量方式在车间中散失，不仅浪费了能源，而且恶化了车间工作环境，如果能对这些散失的热量加以利用无疑是很有意义的。为了将电解槽散失的热能回收和利用，研究人员通过各种途径做了很多尝试，但始终得不到实际应用，究其原因或者是成本太高，或者是实施难度太大，电解铝生产过程中所产生的余热就只能这样白白的浪费掉。
[0003]为了解决上述问题，例如中国专利，公告号为：CN 102134727 B，该专利技术公开了电解槽余热回收利用的方法，涉及电解铝生产
，包括收集电解槽余热的步骤，利用余热热能加热氧化铝粉的步骤以及将初级利用后的余热汇总收集再综合利用的步骤；本专利技术还公开了电解槽余热回收利用的装置；本专利技术通过集热器、散热器、热交换器等装置，通过系统的组合利用，并对原用的电解工序、工艺进行简单的调整，将电解槽所散失的热能重新返回到电解槽中进行循环利用，从而达到提高能量利用率的目的。
[0004]但是在实际使用时，上述专利技术仍存在如下缺点，上述专利技术中对电解槽的余热进行了收集再利用交换器进行热电转化，但是在集热和转换过程中可能会产生电解槽的热平衡失衡的情况，从而影响电解槽的正常使用，所以本专利技术提出铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置，以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出了铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置，在不影响电解槽工作的同时，对铝电解槽散热孔的余热进行回收利用，提高电解铝生产的能量利用率。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：包括基板和半导体元件，基板包括第一基板和第二基板，第一基板下表面铺设有若干根第一通管，第二基板上表面铺设有若干根第二通管，通管两端连通有支撑管，通管和支撑管内部均灌有水，支撑管竖向设置在第一基板和第二基板之间，第一基板和第二基板的之间固定连接有若干个半导体元件。
[0007]采用上述方案后实现了以下有益效果：
[0008]进一步，支撑管内部设有两个推板，推板与支撑管内侧壁上下滑动配合形成活塞板结构，推板将支撑管分为第一腔室、第二腔室和第三腔室。
[0009]有益效果：支撑管用于支撑第一基板和第二基板，支撑管两端随着温度的变化压强也会发生变化，支撑管中的推板也会随着压强的变换上下移动，形成活塞结构。
[0010]进一步，第一腔室和第一通管连通，第三腔室和第二通管连通。
[0011]有益效果：第一通管和第二通管两端均需连接支撑管，可以增强发电装置的散热
性能。
[0012]进一步，通管和支撑管均选用铜管。
[0013]有益效果：通管和支撑管均选用铜管，因为铜管具备了良好导电性，导热性的特性，抗腐蚀性能强，不易氧化，且与一些液态物质不易起化学反应，容易炜弯造型。
[0014]进一步，第一基板和第二基板均选用陶瓷板。
[0015]有益效果：第一基板和第二基板均选用陶瓷板，因为陶瓷具有优异的绝缘、耐腐蚀、耐高温、硬度高、密度低、耐辐射等诸多优点，且具有较好的导热性能。
[0016]进一步，第一通管和第二通管均采用U字型来回铺设。
[0017]有益效果：第一通管和第二通管均采用U字型来回铺设，增加通管与第一基板和第二基板的接触面积，一方面为了更大效率的利用余热，另一方面可以更好的对发电装置进行散热。
[0018]进一步，半导体元件为P型与N型半导体结合而构成。
[0019]有益效果：半导体元件由N、P两种不同类型的半导体热电材料经过导电性好的导流片串联而成，当热端加热时，使器件的两端建立起温差，两种载流子都流向冷端，形成温差发电器，它具有安全可靠，使用寿命长，维护费用低，没有噪声的优点。
[0020]温差发电器的核心是由N型和P型两种半导体温差电材料构成的热电偶，也称温差电偶。热电偶结构通常将两种不同类型的半导体材料加工成满足特定横截面积和长度比要求的长方体，然后用导电和导热性能较好的导流片将之连接起来，形成了温差发电器的基本单元。实际上，绝大多数的温差发电器都是由这样的基本单元重复排列构成。
[0021]根据塞贝克效应，当器件两端的温差为T2‑
T
11
时,在回路中产生的塞贝克电压为
[0022]V0＝α
np
(T1‑
T2)
[0023]显然，这个电压的一部分施加到发电器自身的内阻R上，而另一部分则加到负载电阻R上,加在负载电阻上的电压即为发电器的实际输出电压为
[0024]V0＝α
np
(T2‑
T1)
[0025]此时，回路中的电流为
[0026][0027]因此，可得发电器的输出功率为
[0028][0029]或
[0030][0031]当负载电阻R与发电器本身的电阻R相匹配时，即＝R/R＝1,负载能够从发电器中获得最大的输出功率为
[0032][0033]进一步，半导体元件材料是以碲化铋为基体的三元固溶体合金，P型成分为:(70％
～75％)Sb2Te3+(25％～30％)Bi2Te3+P型杂质，N型成分为:(90％～93％)Bi2Te3+(7％～10％)Bi2Se3+N型杂质。
[0034]有益效果：半导体元件需要根据掺入的杂质改变半导体的温差电动势率，导电率和导热率都需要考虑，碲化铋具有较好的导电性，因此半导体元件材料选择以碲化铋为基体的三元固溶体合金。
附图说明
[0035]图1为本专利技术实施例铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置的剖视图。
[0036]图2为本专利技术实施例铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置的结构示意图。
[0037]图3为本专利技术实施例铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置通管铺设的结构示意图。
具体实施方式
[0038]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0039]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0040]在本专利技术的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置，其特征在于：包括基板和半导体元件，基板包括第一基板和第二基板，第一基板下表面铺设有若干根第一通管，第二基板上表面铺设有若干根第二通管，通管两端连通有支撑管，通管和支撑管内部均灌有水，支撑管竖向设置在第一基板和第二基板之间，第一基板和第二基板的之间固定连接有若干个半导体元件。2.根据权利要求1所述的铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置，其特征在于：支撑管内部设有两个推板，推板与支撑管内侧壁上下滑动配合形成活塞板结构，推板将支撑管分为第一腔室、第二腔室和第三腔室。3.根据权利要求2所述的铝电解槽散热孔余热回收的温差发电装置，其特征在于：第一腔室和第一通管连通，第三腔室和第二通管连通。4.根据权利要求1所述的铝电解槽散热孔余热回收的温差发...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春友，王利华，吴晓强，边惠龙，
申请(专利权)人：内蒙古民族大学，
类型：发明
国别省市：