Пластинчатый теплоэлектротеплообменник



Пластинчатый теплоэлектротеплообменник
Пластинчатый теплоэлектротеплообменник
Пластинчатый теплоэлектротеплообменник
H01L35/00 - Термоэлектрические приборы, содержащие переход между различными материалами, т.е. приборы, основанные на эффекте Зеебека или эффекте Пельтье, с другими термоэлектрическими и термомагнитными эффектами или без них; способы и устройства для изготовления или обработки таких приборов или их частей; конструктивные элементы таких приборов (приборы, состоящие из нескольких компонентов на твердом теле, сформированных на общей подложке или внутри нее, H01L 27/00; холодильное оборудование, в котором используются электрические или магнитные эффекты, F25B 21/00; измерение температуры с использованием термоэлектрических и термомагнитных элементов G01K 7/00; получение энергии от радиоактивных источников G21H)

Владельцы патента RU 2736316:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для комплексной утилизации тепла сбросных газов и жидкостей, а именно для утилизации тепла дымовых газов при нагревании воздуха с одновременным получением электричества. В пластинчатом термоэлектротеплобменнике, содержащем корпус, снабженный газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из перфорированных пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, перфорация которых размещена в шахматном порядке и в нее помещены термоэлектрические преобразователи, соединенные в термоэлектрические секции и с общими коллекторами одноименных электрических зарядов, соединенных в свою очередь с клеммами, перфорация пластин выполнена в виде прямоугольных проемов, снабженных по горизонтальным торцам лепестковыми вихреобразователями и скобками, в каждом прямоугольном проеме помещены плоские термоэлектрические преобразователи, снабженные токовыводами и зажатые скобками, токовыводы параллельно соединены в каждом ряду с секционными коллекторами, образуя термоэлектрические секции, которые соединены параллельно с общими коллекторами одноименных электрических зарядов. Технический результат - повышение диапазона использования и эффективности пластинчатого термоэлектротеплобменника. 5 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для комплексной утилизации тепла сбросных газов и жидкостей, а именно, для утилизации тепла дымовых газов котельных агрегатов, промышленных печей, вентиляционных выбросов при нагревании воздуха с одновременным получением электричества.

Известен пластинчатый воздухоподогреватель, содержащий пакет из плоских пластин, покрытых антикоррозионным покрытием, с турбулизующими выступами, образующие между собой каналы для теплообменивающихся потоков газа и воздуха [А. с. СССР № 1575062, Мкл. F 28 D9/02, 1990].

Основными недостатками известного пластинчатого воздухоподогревателя являются невозможность осуществления в нем утилизации тепла дымовых газов для попутной очистки их от твердых примесей (частиц пыли, золы, сажи и т. д.) и получения электроэнергии, что снижает его эффективность.

Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является комплексный утилизатор тепла сбросных газов, содержащий корпус, снабженный газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из перфорированных пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, причем перфорация пластин выполнена в виде горизонтальных щелей, размещенных в шахматном порядке относительно друг друга, в которых помещены термоэлектрические звенья, состоящие из овальных вставок, выполненных из упругого диэлектрического коррозионностойкого материала, внутри которых помещены зигзагообразные ряды, состоящие из термоэмиссионных (термоэлектрических) преобразователей, каждый из которых представляет собой пару оголенных проволочных отрезков, выполненную из разных металлов М1 и М2, спаянных на концах между собой, причем термоэлектрические звенья установлены в горизонтальных щелях таким образом, что продольные половины каждого термоэмиссионного преобразователя зигзагообразного ряда находятся в газовом и воздушном каналах, соответственно, сами зигзагообразные ряды каждого горизонтального ряда щелей на пластинах соединены между собой последовательно соединительными проводами образуя термоэлектрические секции, каждая из которых также соединена соединительным проводом с коллекторами электрических зарядов, соединенными, в свою очередь, с клеммами [Патент РФ №2523521, МПК F 22 D1/18, 2014].

Основными недостатками известного комплексного утилизатора сбросных газов являются необходимость достаточно высокой температуры теплоносителя (требуется температура 150°С и выше, при том, что большая часть сбросных газов на многих производствах имеют более низкую температуру), так как при более низких температурах при использовании термоэлектрических преобразователей конструкции, приведенной в аналоге, количество генерируемого термоэлектричества крайне незначительно, кроме того недостаточная турбулизация воздушного и газового потоков, обусловленная конструкцией источников турбулизации, снижает скорость теплопередачи между ними, выработку термоэлектричества и, таким образом, вышеприведенные факторы уменьшают диапазон использования и эффективность устройства.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение диапазона использования и эффективности пластинчатого термоэлектротеплобменника.

Технический результат достигается пластинчатым термоэлектротеплобменником, содержащим корпус, снабженный газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из перфорированных пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, причем перфорация пластин выполнена в виде прямоугольных проемов, размещенных в шахматном порядке относительно друг друга и снабженных по горизонтальным торцам лепестковыми вихреобразователями и зажимами, в каждом прямоугольном проеме помещены плоские термоэлектрические преобразователи (например, элементы Пельтье), снабженные токовыводами и зажатые скобками, токовыводы которых соединены в каждом рядупараллельно с секционными коллекторами, образуя термоэлектрические секции, которые соединены параллельно с общими коллекторами одноименных электрических зарядов, соединенными, в свою очередь, с клеммами.

На фиг. 1–3 представлены общий вид и разрезы пластинчатого термоэлектротеплообменника (ПТЭТО), на фиг. 4–5 –плоский термоэлектрический преобразователь (ПТЭП) и его стыковка с соединительными проводами и теплообменной перфорированной пластиной (ТОПП) (перегородкой между газовым и воздушным каналом).

Предлагаемый ПТЭТО содержит корпус 1, снабженный газовыми и воздушными патрубками (на фиг. 1–5 не показаны), внутри которого помещен пакет, состоящий из теплообменных перфорированных пластин (ТЭПП) 2, образующих между собой газовые и воздушные каналы 3 и 4, причем перфорация ТЭПП 2 выполнена в виде прямоугольных проемов 5, размещенных в шахматном порядке относительно друг друга и снабженных по горизонтальным торцам лепестковыми вихреобразователями 6 и скобками 7. В каждом прямоугольном проеме 5, закрепленные скобками 7, помещены ПТЭП 8 (например, элементы Пельтье), снабженные токовыводами 9 10 и соединенные токовыводами 9 и 10 в каждом ряду параллельно с секционными коллекторами 11 и 12, образуя термоэлектрические секции (ТЭС) 13, которые соединены параллельно с общими коллекторами одноименных электрических зарядов 14 и 15, соединенными, в свою очередь, с клеммами 16 и 17, соответственно.

В основу работы ПТЭТО положено использование плоских термоэлектрических преобразователей (ПТЭП) 8 (например, элементы Пельтье), которые могут генерировать значительное количество термоэлектричества при температурах значительно ниже 150°С и увеличение скорости теплообмена при применения поверхностей теплообмена с искусственно созданными источниками турбулентности, что обеспечивает интенсификацию процессов теплопередачи путем турбулизации потока, разрушения ламинарного подслоя, увеличения поверхности нагрева и, в свою очередь, приводит к снижению размера теплообменной установки. Выполнение источников турбулентности в виде лепестковых вихреобразователей 6, расположенных на горизонтальных торцах проемов 5, обеспечивает при нагреве одних сторон ПТЭП 8 горячими сбросными газами и охлаждении их противоположных сторон холодным воздухом способствует интенсивному теплообмену между ними и генерирования в ТЭС 13 большего количества термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. – М: «Наука», 1970, с. 502–506], а также более интенсивной теплопередаче через ТЭПП 2.

Пластинчатый термоэлектротеплообменник (ПТЭПО), представленный на фиг. 1–5 работает следующим образом. Горячие сбросные газы из входного газового патрубка (на фиг. 1–5 не показан) поступают в газовые каналы 3, а из входного воздушного патрубка противотоком в воздушные каналы 4 ПТЭПО подается холодный воздух, который, при прохождении через каналы 4 в результате процесса теплообмена, заключающегося в передаче тепла через смежные ТЭПП 2 и ПТЭП 8, конвекции в газовой и воздушной средах, нагревается до требуемой температуры и удаляется через выходной воздушный патрубок, а горячие сбросные газы охлаждаются и также удаляются через выходной газовый патрубок (на фиг. 1–5 газовые и воздушные патрубки не показаны). При этом, большое количество лепестковых вихреобразователей 6, расположенных в шахматном порядке, на горизонтальных торцах проемов 5, создает интенсивную турбулизацию газовых и воздушных потоков в газовых и воздушных каналах 3 и 4 и, таким образом, повышает скорость теплопередачи между дымовыми газами и воздухом что обеспечивает интенсивный теплообмен между сбросными газами и нагреваемым воздухом и генерацию в ПТЭП 8 и ТЭС 13 значительного количества термоэлектричества, а также более интенсивную теплопередачу через ТЭПП 2. Полученное в каждой ПТЭП 8 и ТЭС 13 термоэлектричество, через токовыводы 9 и 10 поступает в секционные коллекторы 11 и 12, общие коллекторы 14 и 15, а оттуда через клеммы 16 и 17 подается потребителю.

При этом, провода токовыводов 9 и 10 и секционных коллекторов 11 и 12 изолированы от непосредственного контакта с дымовыми газами и воздухом, щели между кромками ПТЭП 8 и пластин 2 заполнены термостойким герметиком (на фиг. 1–5 не показаны), а параллельное соединение ПТЭП 8 в ТЭС 13 с секционными коллекторами 11 12 и параллельное соединение ТЭС 13 с общими коллекторами одноименных электрических зарядов 14 и 15 обеспечивает снижение электрического сопротивления ПТЭП.

Очистку поверхности ПТЭП 8 и пластин ПТЭТО 2 от налипших частиц механических примесей проводят периодически путем их обдувания сжатым воздухом. Интервал между обдувками устанавливают на основании опытных данных.

Величина разности электрического потенциала на клеммах 16 и 17 ПТЭТО зависит от характеристик ПТЭП 8, числа их в ТЭС 13 и числа ТЭС 13. Полученный электрический ток можно использовать для внутрицеховых нужд, например, для освещения или работы средств автоматики.

Таким образом, предлагаемый пластинчатый термоэлектротеплообменник позволяет проводить одновременно нагрев воздуха сбросными газами, имеющими температуру ниже 150°С, имеющими в своем составе агрессивные примеси и значительно увеличить количество получаемого термоэлектричества, что повышает его диапазон использования и эффективность.

Пластинчатый термоэлектротеплобменник, содержащий корпус, снабженный газовыми и воздушными патрубками, внутри которого помещен пакет, состоящий из перфорированных пластин, образующих между собой газовые и воздушные каналы, перфорация которых размещена в шахматном порядке и в нее помещены термоэлектрические преобразователи, соединенные в термоэлектрические секции и с общими коллекторами одноименных электрических зарядов, соединенными, в свою очередь, с клеммами, отличающийся тем, что перфорация пластин выполнена в виде прямоугольных проемов, снабженных по горизонтальным торцам лепестковыми вихреобразователями и скобками, в каждом прямоугольном проеме помещены плоские термоэлектрические преобразователи, снабженные токовыводами и зажатые скобками, токовыводы которых параллельно соединены в каждом ряду с секционными коллекторами, образуя термоэлектрические секции, которые соединены параллельно с общими коллекторами одноименных электрических зарядов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к термоэлектрическому устройству для лечения воспалительных заболеваний пародонта. Устройство содержит воздействующий элемент с термоэлектрической системой изменения температуры воздействия и питающий ее электрической энергией блок контроля и регулировки температуры.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к термоэлектрическому устройству для лечения воспалительных заболеваний пародонта. Устройство содержит воздействующий элемент с термоэлектрической системой изменения температуры воздействия и питающий ее электрической энергией блок контроля и регулировки температуры.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к термоэлектрическим устройствам для лечения воспалительных заболеваний пародонта. Устройство содержит воздействующий элемент с термоэлектрической системой изменения температуры воздействия и питающий ее электрической энергией блок контроля и регулировки температуры.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно, к системам поквартирного отопления и электроснабжения жилых зданий. Предложен термоэлектрический источник электроснабжения для автономного теплогенератора (ТЭИЭС), содержащий теплогенератор (1), снабженный газовым патрубком (2), соединенным с магистральной трубой дымовых газов (3), участок которого на выходе из теплогенератора покрыт цилиндрическим воздушным кожухом (4), состоящим из двух полукожухов (5), снабженных крепежными отверстиями (6), в которые вставлены сквозные крепежные болты (7), заглушенных с внутреннего торца и образующих с наружного торца кольцевую заборную щель (8).

Изобретение относится к медицинской технике. Кибернетическая платформа для восстановления постуральных дисфункций содержит качающую платформу (1) с установленными на ней датчиками угловых перемещений (3) и устройство сопряжения (5) сигналов с датчиков со входом ПЭВМ (6), которая выполнена с возможностью преобразования информации с датчиков в визуальные сигналы для выведения на экран монитора (7) с целью отслеживания их пациентом и реализации обратной биологической связи через визуальный вход постуральной системы.

Изобретение относится к термоэлектрическому устройству генерирования мощности. Техническим результатом является повышение эффективности генерирования мощности.

Изобретение относится к области прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, а именно к конструкции термоэлектрического генератора (ТЭГ), содержащего источник тепла с теплоприемником, на рабочей поверхности которого последовательно в тепловом отношении укреплены термоэлектрический модуль и основание воздушного радиатора, снабженного ребрами охлаждения.

Термоэлектрическое устройство для выработки электроэнергии (1А) включает в себя термоэлектрический элемент (2), имеющий первую сторону, предусмотренную снаружи нагревательного устройства (3), и вторую сторону, предусмотренную на охлаждающем устройстве (4), и теплопередающую трубу (6), расположенную в канале (5), в котором протекает высокотемпературный теплоноситель.

Предложен способ сверхпластичного формования проводящих частиц, включающий первый электрод, имеющий первый коэффициент термоэдс, и второй электрод, имеющий второй коэффициент термоэдс, превышающий первый коэффициент термоэдс, при этом частицы между первым и вторым электродами имеют третий коэффициент термоэдс, значение которого находится между первым и вторым коэффициентами термоэдс.

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для трансформации тепловой энергии в электрическую, при отсутствии источников электроснабжения.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в теплообменных аппаратах. В оребренной теплообменной трубе на каждом ребре прессованием или штамповкой выполнено множество стреловидных фигурных элементов, при этом стреловидный фигурный элемент образован двумя пересекающимися клиновидными секциями.
Наверх