[实用新型]基于热管热开关的蓄热式温差发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种半导体温差发电技术，尤其涉及一种基于热管热开关的蓄热式温差发电装置。

背景技术

热管主要依靠自身内部工作液体的相变来实现传热，具有很高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向可逆性、恒温特性和良好的环境适应性。半导体温差发电模块主要是将热能直接转换为电能，其工作原理是在两块不同性质的半导体两端设置一个温差，从而在半导体两端产生直流电压而输出电能，是一种直接将热能转换成电能的全固态能量转换方式，具有体积小、重量轻、无振动、无噪声、寿命长等优点。因此，常把热管和半导体温差发电模块组装在温差发电装置上，利用该发电装置把工业余热或废热转换为电能。

现有技术中，温差发电装置包括冷却水箱、热流体箱和多个并列的热管，热管布置在半导体温差发电模块冷端以强化其冷端散热。热管分为蒸发吸热段、绝热段和冷凝放热段，蒸发吸热段位于热流体箱内，冷凝放热段位于冷却水箱内，蒸发吸热段上设置多个并联或串联的半导体温差发电模块，半导体温差发电模块的输电端与用电设备连接。带有余热的废水或其它低品位热流体流经热流体箱内时，半导体温差发电模块热端吸收热量，热管的蒸发吸热段吸收发电模块冷端散发出的热量，并迅速传递给热管冷凝放热段周围的循环冷却水以带走热量，由于热管良好的散热性能而使两端建立起温差的半导体温差发电模块将热量转化成电能并通过温差电能输出线向负载供电。上述结构的温差发电装置主要存在以下不足：一、由于工业余热或废热存在不稳定的因素，导致半导体温差发电模块热端吸热也不稳定、不连续，而半导体温差发电模块转换后所输出的电压和电流波动较大，往往不能直接供给负载使用；二、半导体温差发电模块常常工作在低效率工况下，温差热能不能高效地利用。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种半导体温差发电模块高效工作，温差热能利用率高，可输出稳定电流和电压的基于热管热开关的蓄热式温差发电装置。

本实用新型提供的基于热管热开关的蓄热式温差发电装置，包括冷却水箱、热流体箱、多个并列的热管、蓄电控制模块和金属容器，所述热管的蒸发吸热段位于热流体箱内，热管的冷凝放热段位于冷却水箱内，所述冷凝放热段上设置多个并联或串联的半导体温差发电模块，所述半导体温差发电模块的输电端与蓄电控制模块连接，所述蒸发吸热段置于金属容器内，蒸发吸热段与金属容器之间设置相变蓄热材料。

进一步，所述热管的绝热段位于冷却水箱和热流体箱之间，绝热段外套绝热套件；

进一步，所述金属容器外均布有翅片；

进一步，还包括散热器，所述冷却水箱的进水孔I与散热器的出口连通，冷却水箱的出水孔I与散热器的进口连通；

进一步，所述冷却水箱的进水孔I与散热器的出口连通的管路上串接有电磁阀和水泵，所述电磁阀和水泵由蓄电控制模块供电并控制。

本实用新型的有益效果：基于热管热开关的蓄热式温差发电装置利用热管热开关工作的基本特性来控制蓄热热源向半导体温差发电模块的热端传递热流的通断。相变蓄热材料不断吸收热流体箱内的低品位热流体传递来的热能，当相变蓄热材料吸收的热能使温度上升到某一设定的数值后，蒸发吸热段内的工作液体受热蒸发，热管被导通进入工作状态，热管热开关处于“开”状态，相变蓄热材料吸收的热能被不断并高效地传输到冷凝放热段，半导体温差发电模块利用该热能与冷却水箱内的冷却水之间的温差进行热电能量转换。由于热管传输热能的速率相对稳定，而相变蓄热材料吸收热能的速率受工况影响波动较大，当相变蓄热材料吸收热能的速率低于热管传输热能的速率后，相变蓄热材料温度开始下降，当其温度低于某一设定的数值后，蒸发吸热段内的工作液体受热不足以蒸发，热管被截止不再传输热能，热管热开关处于“关”状态，相变蓄热材料继续吸收热能直至相变蓄热材料的温度上升到某一设定的数值后，热管又被导通，热管热开关再一次处于打开状态。热管热开关基于以上原理而根据工作情况自动转换“开”或“关”状态，从而实现自适应调节并利用热能，使半导体温差发电模块尽可能工作在最佳工况附近以提高系统能量转换效率，温差热能利用率高，同时采用蓄电控制模块保证能量转换的连续性和电能输出的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为热管安装在冷却水箱和热流体箱内的结构示意图。

附图中的附图标记所代表的结构如下：