[发明专利]一种基于塞贝克效应的热机装置

说明书

技术领域

本发明属于新能源应用领域，一种基于塞贝克效应的热机装置。

背景技术

当今世界能源短缺，人们一直在不断地寻找新的能源。随着科技的发展和技术的进步，各种各样的新型发电方式的热机应运而生。

目前市场上使用最多的热机当属内燃机,通过做功将内能转化为机械能，但结构较复杂，体积较大，零部件加工精度要求较高。在已公开的中国专利文献中有诸多利用清洁能源设计热机的技术信息，授权公告号为CN101994666A的“太阳能热机”，该专利方案提出一种以太阳能为动力能源的机械装置，解决了传统热机的污染问题，但是在黑夜与阴雨天这种热机会停止工作。授权公告号为CN103062889A的“风帆供热机”，该专利提出将风能转化为热能的热机，但是其用途区域范围较窄，需要用在风力很强的地区。

区别于以上热机的原理和应用，本发明根据塞贝克效应采用帕尔贴半导体构建无噪声、无污染、结构精巧的热机装置，将热能直接转换为电能，为负载供电。通过测量负载的功率以及外接电源的功率可以测得热机装置的效率。该热机装置应用于高等院校的物理实验教学，可以使学生充分掌握热机的原理和塞贝克效应。根据本发明的原理，可利用地表热源或钢厂高温废水废气进行发电。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于塞贝克效应的热机装置。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于塞贝克效应的热机装置，包括热机装置内部核心结构、热机装置操作面板和热机装置电路；热机装置内部核心结构包括一个热端加热片、两个帕尔贴半导体、一个热管散热器和两个风扇；热机装置操作面板包括冷端温度显示、帕尔贴半导体(1)的负载两端电压显示、热端温度显示、热机工作原理图、电阻负载、电源插孔；热机装置电路包括显示电路、温度采集电路、电压采集电路、温度调节器；

热机装置内部核心结构，热端加热片在外接电源的作用下生成高温作为帕尔贴半导体1的热端；帕尔贴半导体2在通电的状态下产生帕尔贴效应使得帕尔贴半导体2一面温度降低，另一面温度升高；温度低的一面作为帕尔贴半导体1的冷端；热管散热器和两个风扇组成散热系统紧贴帕尔贴半导体2温度高的一面，进行散热处理，保证冷端温度可控；

帕尔贴半导体1通过金属片将P型半导体和N型半导体的热端连接起来形成P-N对，则在P型半导体的冷端和N型半导体的冷端输出直流电流；

采用单片机运行PID算法通过调节器控制冷端的温度恒定在1℃；单片机对冷端温度、热端温度和帕尔贴半导体1的负载两端的电压值实时采集显示；

面板集成电阻有1.2Ω、3.0Ω、5.1Ω、10Ω，通过将外接导线对电阻进行组合加载到帕尔贴半导体1的输出，实现热机装置外接不同阻值负载，用于测量负载消耗功率、最佳负载、热传导率、热机的效率；

在操作面板上能显示冷端温度、热端温度和帕尔贴半导体1负载两端的电压值。

本发明的有益效果在于：

区别于现有热机，采用塞贝克效应将热能直接转换成电能。

采用PID算法实现对冷端温度的恒定控制。调节热端外接电源的输出电压实现热端温度的控制。可以研究热机效率与温度差的关系，热端温度与冷端温度可以直接显示在操作面板上，操作简单，显示直观。

可以对热机装置操作面板上的电阻进行组合变换，研究热机效率与负载的关系。

附图说明

图1塞贝克效应原理图；

图2热机装置电路功能框图；

图3PID算法程序工作流程；

图4热机装置工作原理；

图5热机装置内部核心结构；

图6热机装置工作流程；

图7热机装置操作面板。

具体实施方式

本发明提供一种根据塞贝克效应，利用帕尔贴半导体设计的热机装置，为了使专利局审查员和公众清楚地了解本发明的技术实质，下面对本发明具体实施方式进行详细说明：

该发明主要装置包含以下方面：

1.本发明热机装置根据塞贝克效应采用帕尔贴半导体构建而成。