RU188354U1

RU188354U1 - Thermoelectric generator

Info

Publication number: RU188354U1
Application number: RU2018142530U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Виноградов; Чунг Хуан Хоанг; Вячеслав Николаевич Игнатьев; Никита Вадимович Тожокин
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2019-04-09

Abstract

Полезная модель относится к судостроению, а именно к устройствам прямого преобразования тепловой энергии в электрическую, для утилизации теплоты отработавших газов в судовых энергетических установках.The utility model relates to shipbuilding, namely, devices for the direct conversion of thermal energy into electrical energy, for the utilization of the heat of exhaust gases in marine power plants.

Технический результат - повышение производительности устройства за счет усовершенствования конструкции.The technical result is an increase in productivity of the device due to improvements in design.

Устройство содержит горячий узел, термогенераторные модули, холодный узел, кожух, причем горячий и холодный узлы выполнены в виде шестиугольника в поперечном сечении, а между кожухом и холодным узлом образована водяная рубашка, жестко фиксированные металлические пластины на внутренней поверхности горячего узла и жестко фиксированную по всей внутренней поверхности металлическую винтовую вставку.

The device comprises a hot unit, thermal generating modules, a cold unit, a casing, the hot and cold units being made in the form of a hexagon in cross section, and a water jacket is formed between the casing and the cold unit, rigidly fixed metal plates on the inner surface of the hot unit and rigidly fixed throughout inner surface of a metal screw insert.

Description

Известен термоэлектрический генератор, работающий от теплоты отработавших газов дизеля и имеющий в поперечном сечении развитую поверхность в виде многоконечной звезды (см. патент РФ 2191447, 2000 г.). Недостатком данного термоэлектрического генератора является то, что конструкция устройства обладает большими габаритами для машинного отделения судна. Также недостатком является система охлаждения забортной водой, температура которой значительно колеблется в зависимости от района плавания и времени года и являющейся агрессивной средой для металлических деталей конструкции.Known thermoelectric generator that runs on the heat of the exhaust gases of a diesel engine and having in cross section a developed surface in the form of a multi-pointed star (see RF patent 2191447, 2000). The disadvantage of this thermoelectric generator is that the design of the device has large dimensions for the engine compartment of the vessel. Another drawback is the outboard water cooling system, the temperature of which varies significantly depending on the area of navigation and the time of year and which is an aggressive environment for metal structural parts.

Наиболее близким по конструкции является термоэлектрический генератор, содержащий кожух, горячий узел, термогенераторные модули и холодный узел, при этом горячий и холодный узлы выполнены в виде шестиугольника в поперечном сечении, а между кожухом и холодным узлом образована водяная рубашка, причем на внутренней поверхности горячего узла установлены и жестко фиксированы металлические пластины (см. СВ. Виноградов, Ч.X. Хоанг, Н.К. Доан. Конструкция и расчет термоэлектрического генератора для судовых энергетических установок). Недостатком данной конструкции является низкий КПД.The closest in design is a thermoelectric generator containing a casing, a hot knot, thermogenerator modules and a cold knot, while the hot and cold knots are made in the form of a hexagon in cross section, and a water jacket is formed between the casing and the cold knot, and on the inner surface of the hot knot metal plates were installed and rigidly fixed (see SV. Vinogradov, Ch. X. Hoang, NK Doan. Design and calculation of a thermoelectric generator for ship power plants). The disadvantage of this design is the low efficiency.

Техническая задача - создание устройства с более высокой производительностью, которая позволила бы напрямую преобразовывать тепловую энергию в электрическую и вырабатывать дополнительно горячую воду для общесудовых нужд.The technical task is to create a device with higher performance, which would directly convert thermal energy into electrical energy and generate additional hot water for general ship needs.

Технический результат - повышение эффективности работы устройства за счет усовершенствования конструкции.The technical result is an increase in the efficiency of the device due to improvement of the design.

Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем кожух, горячий узел, термогенераторные модули и холодный узел, причем горячий и холодный узлы выполнены в виде шестиугольника в поперечном сечении, а между кожухом и холодным узлом образована водяная рубашка, на внутренней поверхности горячего узла установлены и жестко фиксированы металлические пластины, а по всей внутренней поверхности горячего узла со стороны входа и выхода в горячий узел установлена и жестко фиксирована металлическая винтовая вставка.It is achieved by the fact that in the known device comprising a casing, a hot knot, thermogenerator modules and a cold knot, the hot and cold knots being made in the form of a hexagon in cross section, and a water jacket is formed between the casing and the cold knot and installed on the inner surface of the hot knot and metal plates are rigidly fixed, and a metal screw insert is fixed and rigidly fixed over the entire inner surface of the hot unit from the input and output side of the hot unit.

Металлические пластины, установленные на внутренней поверхности горячего узла, в сочетании с винтовой вставкой помогают направлять поток воздуха по направлению к поверхности границы горячего узла и обеспечивают большую площадь теплообмена на поверхности, а также больший перепад температур, в результате чего повышается эффективность работы термоэлектрического генератора. Металлическая винтовая вставка также интенсифицирует тепловой обмен и повышает эффективность работы устройства.Metal plates mounted on the inner surface of the hot unit, in combination with a screw insert, help direct the air flow towards the boundary surface of the hot unit and provide a larger heat exchange area on the surface, as well as a greater temperature difference, which increases the efficiency of the thermoelectric generator. The metal screw insert also intensifies heat exchange and increases the efficiency of the device.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже (фиг 1 - вид сверху, фиг 2 - вид в разрезе). Устройство содержит горячий узел 1, к которому прижимаются термогенераторные модули 2 при помощи планок 3, образующих холодный узел. Полость охлаждающей воды 4 ограничена планками 3 холодного узла и кожухом 5. Фланцы 6 крепятся к торцам установки с одной стороны и к выхлопной трубе 1-е другой. Подвод и отвод охлаждающей воды осуществляется при помощи патрубков 8. На внутренней поверхности горячего узла 1 установлены, жестко фиксированы металлические пластины 9 и винтовая вставка 10.The proposed device is shown in the drawing (Fig 1 is a top view, Fig 2 is a sectional view). The device comprises a hot unit 1, to which the thermogenerator modules 2 are pressed by means of strips 3 forming a cold unit. The cooling water cavity 4 is limited by the strips 3 of the cold assembly and the casing 5. The flanges 6 are attached to the ends of the installation on one side and to the exhaust pipe 1 on the other. The supply and removal of cooling water is carried out using pipes 8. On the inner surface of the hot unit 1 are installed, rigidly fixed metal plates 9 and a screw insert 10.

Устройство работает следующим образом: отработавший газ, имеющий температуру 150-450°С, проходит внутри шестиугольной трубы, образованной горячим узлом 1, тем самым нагревая его и горячие спаи модулей 2. Винтовая вставка 10 помогает направить поток выхлопных газов к наклонным пластинам 9 и к выходу на горячем узле, тем самым обеспечивает большую площадь теплообмена на поверхности. Процесс направления потока газа к наклонным пластинам зависит от соотношения шагов, диаметра и спирали. Наклонные пластины 9 внутри горячего узла 1 образуют турбулентные газовые потоки после того, как спиральный винт направляет входящий поток газа, разрушают постоянный поток пограничного слоя, усиливают теплообмен в нагретой поверхности, тем самым повышая эффективность термоэлектрического генератора. Охлаждающая вода, подводимая в полость охлаждения 4 и отводимая от нее при помощи патрубков 8, охлаждает холодный узел и холодные спаи модулей 2. В результате разности температур, между спаями возникает термоЭДС. Полученное электричество может быть использовано для освещения, подзарядки аккумуляторных батарей или для других потребителей, но с применением инвертора. Полученная горячая вода может быть использована для общесудовых нужд.The device operates as follows: the exhaust gas having a temperature of 150-450 ° C passes inside the hexagonal pipe formed by the hot unit 1, thereby heating it and the hot junctions of the modules 2. The screw insert 10 helps direct the exhaust gas flow to the inclined plates 9 and exit to the hot site, thereby providing a large area of heat transfer on the surface. The process of directing gas flow to inclined plates depends on the ratio of steps, diameter and spiral. The inclined plates 9 inside the hot unit 1 form turbulent gas flows after the spiral screw directs the incoming gas stream, destroys the constant flow of the boundary layer, enhances heat transfer in the heated surface, thereby increasing the efficiency of the thermoelectric generator. The cooling water supplied to the cooling cavity 4 and discharged from it by means of nozzles 8 cools the cold unit and the cold junctions of the modules 2. As a result of the temperature difference, thermoEMF arises between the junctions. The resulting electricity can be used for lighting, recharging batteries or for other consumers, but using an inverter. The resulting hot water can be used for general shipboard needs.

Положительный эффект - предлагаемое устройство позволяет преобразовать разность температур в электричество, повысить эффективность устройства и получить горячую воду для общесудовых нужд.A positive effect - the proposed device allows you to convert the temperature difference into electricity, increase the efficiency of the device and get hot water for general ship needs.

Claims

A thermoelectric generator comprising a hot knot, thermogenerator modules, a cold knot, a casing, wherein the hot and cold knots are made in the form of a hexagon in cross section, and a water jacket is formed between the casing and the cold knot, characterized in that it is rigidly mounted on the inner surface of the hot knot metal plates are fixed, and a metal screw insert is rigidly mounted and fixed over the entire inner surface of the assembly.