CN101656500A - 以导热油为传热介质的工业余热半导体温差发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种以导热油为传热介质的工业余热半导体温差发电机，其特征是在企业产生工业余热的生产过程中安装换热器，以导热油为传热介质通过热交换器将生产过程中产生的余热引出，吸收了余热的导热油再进入半导体温差发电机中利用半导体材料的贝塞尔效应进行发电；其中半导体温差发电机的热源采用导热油，冷源使用冷却水。本装置的优点是换热器结构可根据工艺过程中余热的特点进行灵活设计，余热引出方便，作为导热介质的导热油兼有蓄热作用，克服了以往余热利用设备设计周期长、占地大、投资高以及携带余热的产物温度波动大等缺点。
Description
技术领域
本发明涉及一种以导热油为传热介质的工业余热半导体温差发电机，它的换热器是以导热油作为传热介质，安装在工业企业中产生余热的生产环节中，导热油通过热交换器吸收了余热后作为热源进入半导体温差发电机中发电，属于工业余热回收应用技术领域。
背景技术
我国是耗能大国，工业余热数量巨大，不论是固态、气态、液态均有大量工业余热有待回收，因而对企业生产过程中的这些余热进行回收利用对于节能增效有着非常大的社会、经济效益。有些生产工艺中不适合安装大型的余热回收利用设备，有些携带余热的产物则温度波动较大，而本装置中的换热器则可以根据生产工艺和余热的特点以及场地情况灵活设计，导热油兼有蓄热的作用，将余热引出后半导体温差发电机也可以因地制宜灵活布置，克服以往余热回收设备设计复杂、占地大、投资高、余热温度波动大等缺点。
发明内容
本发明提供一种以导热油为传热介质的工业余热半导体温差发电机，旨在利用企业生产过程产生的工业余热进行发电，本发明中的换热器可根据工业余热的特点灵活布置，将余热引出后再加以利用，解决了在某些生产过程中无法安装余热回收利用设备、余热温度波动大，使得余热无法回收的问题。
本发明的技术解决方案：以导热油为传热介质的工业余热半导体温差发电机，其特征是包括换热器、输油泵、储油罐、温控器、半导体温差发电机，其中换热器安装在产生工业余热的环节中，导热油由输油泵输送，流经半导体温差发电机进入换热器中，导热油吸收了余热后经过储油罐再返回半导体温差发电机中发电，如此循环；导热油的温度通过温控器与输油泵来控制，当导热油的温度高时，温控器向输油泵发出指令，输油泵增大输送的导热油流量，流经换热器的导热油流量增加，温度就会下降，反之亦然，即储油罐起到了蓄热以及平衡导热油温度的作用，使半导体温差发电机中的温差保持恒定；在半导体温差发电机中，冷却水管的两侧安装半导体温差发电芯片，使半导体温差发电芯片的一侧冷端紧贴冷却水管壁，半导体温差发电芯片的另一侧热端则紧贴导热油管道壁，即冷却水管与半导体温差发电芯片、导热油管道相间排列，使得半导体温差发电芯片的两端面上的一个端面被加热，另一个端面被冷却，半导体温差发电芯片两端面之间产生温差，由于半导体材料的贝塞尔效应，温差被转化成电势差，将这电势差引出，经过常用的转换、整流电路后作为电源使用。
本发明的有益效果是，应用了本发明之后，换热器可以根据企业生产过程中余热的形式、特点以及设备和场地情况等灵活进行设计，不影响原来的生产工艺或者影响很小，导热油将余热引出来后进入半导体温差发电机，由半导体温差发电机将导热油携带的热能转换成电能。
附图说明
附图1是本发明的系统组成示意图；
附图2是半导体温差发电机的结构原理图。
图中的1是换热器；2是半导体温差发电机；3是储油罐，4是温控器；5是输油泵；6是导热油管道；7是冷却水管；8是半导体温差发电芯片。
具体实施方式
对照附图1，其结构包括换热器1、输油泵5、储油罐3、温控器4、半导体温差发电机2，其中换热器安装在产生工业余热的环节中，输油泵5将导热油经半导体温差发电机2送入换热器1中，导热油吸收了余热后经过储油罐3再返回半导体温差发电机2中发电，如此循环；导热油的温度可以通过温控器与输油泵来控制，当导热油的温度高时，温控器向输油泵发出指令，输油泵增大输送的导热油流量，流经换热器1的导热油流量增加，温度就会下降，反之亦然，即储油罐3起到了蓄热以及平衡导热油温度的作用，使半导体温差发电机2中的温差保持恒定；在半导体温差发电机中导热油管道与半导体温差发电芯片、冷却水管道相间排列，半导体温差发电芯片的热端紧贴导热油管道壁面，冷端紧贴冷却水管道壁面，半导体温差发电芯片的两端面一端被加热，一端被冷却，在两端面之间就产生了一个较大的温差，由于半导体材料的贝塞尔效应，温差被转化成电势差，将这个电势差引出，经过转换、整流电路后即可作为电源使用。
所述的换热器1可根据生产工艺中余热的特点以及场地情况灵活设计。
对照附图2，其结构是冷却水管7的两侧安装半导体温差发电芯片8，使半导体温差发电芯片的冷端紧贴冷却水管7两侧壁面，半导体温差发电芯片8另一侧热端则紧贴导热油管道6壁面，冷却水管7、半导体温差发电芯片8与导热油管道6相间排列，换热器输出的导热油流过导热油管道6，热量通过管壁传给半导体温差发电芯片热端；冷却水流过冷却水管7，通过管壁换热使半导体温差发电芯片冷端温度降低。
半导体温差发电机，采用换热器输出的导热油作为热源，采用冷却水作为冷源，核心部件为半导体温差发电芯片，冷热源在半导体温差发电芯片的冷热端面之间形成温度差，由半导体材料的贝塞尔效应直接转换成电势差；其中冷却水由水泵输送。
所述的半导体温差发电芯片是半导体温差发电装置的核心部分，其发电原理是基于贝塞尔效应，在P(N)型半导体中，高温端的空穴(电子)浓度比低温端大，在这种浓度梯度的驱动下，空穴(电子)由于热扩散作用，会从高温端向低温端扩散，从而形成一种电势差。将P型和N型半导体的热端相连，则在冷端可得到一个电压，这样一个PN结就可以利用高温热源与低温热源之间的温差将热能直接转变为电能。
温度差使得每一对PN结中产生电势差，将很多对串联起来，就可得到足够高的电压，成为一个温差发电机。
所述的储油罐3，其作用是储存导热油，同时起到蓄热的作用，当工业余热的温度波动时，温控器可以控制输油泵根据流出储油罐的导热油温度来改变导热油的流量，使导热油温度保持稳定，从而使得半导体温差发电机2中的温度差基本不变，保持发电功率的稳定。
所述的温控器4为现有的标准产品。
Claims (1)
1、以导热油为传热介质的工业余热半导体温差发电机，其特征是包括换热器、输油泵、储油罐、温控器、半导体温差发电机，其中换热器安装在产生工业余热的环节中，导热油由输油泵输送，经半导体温差发电机送入换热器中，导热油吸收了余热后经过储油罐再返回半导体温差发电机中发电，如此循环；导热油的温度受温控器与输油泵的控制，当导热油的温度高时，温控器向输油泵发出指令，输油泵增大输送的导热油流量，流经换热器的导热油流量增加，温度就会下降，反之亦然，即储油罐起到了蓄热以及平衡导热油温度的作用，使半导体温差发电机中的温差保持恒定；在半导体温差发电机中，冷却水管的两侧安装半导体温差发电芯片，使半导体温差发电芯片的一侧冷端紧贴冷却水管壁，半导体温差发电芯片的另一侧热端则紧贴导热油管壁道，即冷却水管与半导体温差发电芯片、导热油管道相间排列，使得在半导体温差发电芯片的两端面上的一个端面被加热，另一个端面被冷却，半导体温差发电芯片两端面之间产生温差，利用半导体材料的贝塞尔效应进行发电。
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