【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于熱電發(fā)電，涉及一種采用階梯型翅片的余熱回收裝置及其使用方法。
技術(shù)介紹
1、工業(yè)排放的尾氣，作為生產(chǎn)過程中的一種必然產(chǎn)物，往往攜帶著大量的熱能。這部分熱能，由于技術(shù)限制和傳統(tǒng)處理方式的局限，往往沒有得到充分的利用，而是直接排放到大氣中，造成了能源的極大浪費(fèi)。隨著全球能源需求的不斷增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的日益增強(qiáng)，如何有效利用這部分被忽視的熱能，已成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界共同關(guān)注的焦點(diǎn)問題。熱電發(fā)電技術(shù)，作為一種創(chuàng)新的能源轉(zhuǎn)換手段，為解決這一問題提供了新的可能。該技術(shù)基于熱電效應(yīng)原理，能夠直接將尾氣中的廢熱轉(zhuǎn)換為電能，從而實(shí)現(xiàn)能源的再利用。這一過程不僅有助于減少能源浪費(fèi)，提高整體能源利用效率，還能夠在一定程度上減輕工業(yè)排放對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，為環(huán)境保護(hù)作出積極貢獻(xiàn)。
2、然而，盡管熱電發(fā)電技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用過程中仍面臨一些挑戰(zhàn)。特別是在余熱回收環(huán)節(jié)，當(dāng)熱流通過余熱回收裝置的管道時(shí)，雖然大部分熱量能夠通過管壁被逐漸吸收并轉(zhuǎn)換為電能，但流至尾端的氣體仍然攜帶有一部分未能被充分吸收的熱量。這部分殘余熱量若直接排放，將意味著能源轉(zhuǎn)換效率的降低和潛在能源的浪費(fèi)。因此，如何進(jìn)一步提高廢熱的吸收效率，確保尾氣中的熱能得到更充分的利用，是當(dāng)前熱電發(fā)電技術(shù)發(fā)展中亟待解決的關(guān)鍵問題之一。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中余熱回收環(huán)節(jié)，當(dāng)熱流通過余熱回收裝置的管道時(shí)流至尾端的氣體仍然攜帶有一部分未能被充分吸收的熱量的技術(shù)問題，提供一種采用階梯型翅片的余熱回收裝
2、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
3、第一方面，本專利技術(shù)公開一種采用階梯型翅片的余熱回收裝置，包括由內(nèi)至外依次套設(shè)的階梯型翅片模塊、環(huán)形熱電模塊和液冷模塊；所述階梯型翅片模塊與環(huán)形熱電模塊之間設(shè)置有陶瓷板；所述環(huán)形熱電模塊與液冷模塊之間設(shè)置有陶瓷板；
4、所述階梯型翅片模塊包括熱管，所述熱管外壁貼附有若干呈螺旋階梯狀排列的翅片；所述環(huán)形熱電模塊包括沿軸向排列成筒狀結(jié)構(gòu)的若干級(jí)p/n型半導(dǎo)體單元；所述p/n型半導(dǎo)體單元包括間隔設(shè)置成圓環(huán)狀的若干個(gè)p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體，所述相鄰的p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體通過導(dǎo)電片連接。
5、進(jìn)一步的改進(jìn)在于：
6、所述液冷模塊包括雙層液冷管道，所述雙層液冷管道之間為液冷部分；所述液冷部分中的冷卻介質(zhì)的流向與熱流方向一致。
7、所述熱管外壁貼附有若干列呈螺旋階梯狀排列的n級(jí)翅片；單列中每級(jí)翅片的厚度均為 w2，且兩級(jí)翅片之間的間距大小均為 d2；單列螺旋階梯的翅片與熱管的軸向總長(zhǎng)相同，均為n?( w2+ d2)；單列螺旋階梯的翅片中的第1級(jí)翅片設(shè)置在熱流入口，記為 a1；第n級(jí)翅片設(shè)置在熱流出口，記為 an。
8、所述翅片在熱管外壁沿徑向等間距均勻分布。
9、所述同一個(gè)p/n型半導(dǎo)體單元中的p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的幾何參數(shù)相同。
10、所述同一個(gè)p/n型半導(dǎo)體單元中的p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的數(shù)量相同。
11、7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體所對(duì)應(yīng)的圓心角大小均為，相鄰的p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體所間隔的圓心角大小為；連接相鄰的p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體的導(dǎo)電片所對(duì)應(yīng)的圓心角大小均為。
12、每一級(jí)所述p/n型半導(dǎo)體單元的寬度均為 w1，相鄰兩級(jí)之間間距為 d1，環(huán)形熱電模塊的長(zhǎng)度為m?( w1+ d1)。
13、所述熱管的兩端為空心結(jié)構(gòu)，用于減小氣流沿管壁損失的背壓。
14、第二方面，本專利技術(shù)公開一種采用階梯型翅片的余熱回收裝置的使用方法，包括：
15、將所述余熱回收裝置安裝于需要回收余熱的熱源附近，啟動(dòng)熱源，使熱量通過熱管傳遞到階梯型翅片，進(jìn)而均勻地分散至整個(gè)余熱回收裝置；環(huán)形熱電模塊通過熱電效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)換為電能，轉(zhuǎn)換得到的電能通過導(dǎo)電片導(dǎo)出，供外部設(shè)備使用或儲(chǔ)存；同時(shí)，液冷模塊開始工作，通過循環(huán)冷卻液帶走多余熱量，防止余熱回收裝置過熱損壞；根據(jù)實(shí)際余熱回收效率和溫度控制需求，調(diào)整熱管內(nèi)的工質(zhì)流量和液冷模塊的冷卻速率，以達(dá)到最佳的熱電轉(zhuǎn)換效率和余熱回收效果。
16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
17、本專利技術(shù)公開了一種采用階梯型翅片的余熱回收裝置，階梯型翅片模塊的獨(dú)特設(shè)計(jì)，特別是翅片呈螺旋階梯狀排列，極大地增加了熱管與周圍介質(zhì)的接觸面積，從而提高了熱交換效率。這種設(shè)計(jì)使得熱量能夠更迅速、更均勻地傳遞給熱電模塊，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電能。本專利技術(shù)允許根據(jù)實(shí)際需求，通過改變階梯型翅片的厚度、間距及夾角等參數(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化換熱裝置的性能。這種靈活性使得該裝置能夠適用于不同工況下的余熱回收需求，實(shí)現(xiàn)更高的能源利用效率。由內(nèi)至外依次套設(shè)的階梯型翅片模塊、環(huán)形熱電模塊和液冷模塊，使得整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。這種設(shè)計(jì)不僅節(jié)省了安裝空間，還有利于降低制造成本和維護(hù)成本。陶瓷板作為隔熱和支撐材料，不僅提高了裝置的耐高溫性能，還有效隔離了熱電模塊與液冷模塊之間的熱量傳遞，避免了因溫度梯度過大而導(dǎo)致的性能下降或損壞。同時(shí)，陶瓷板還增強(qiáng)了裝置的機(jī)械強(qiáng)度，提高了整體的穩(wěn)定性和可靠性。本專利技術(shù)通過高效回收和利用余熱資源，減少了對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，降低了碳排放量，符合當(dāng)前全球倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展理念。此外，該裝置還具備易于維護(hù)和升級(jí)的特點(diǎn)，為長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。
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1.一種采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，包括由內(nèi)至外依次套設(shè)的階梯型翅片模塊、環(huán)形熱電模塊和液冷模塊；所述階梯型翅片模塊與環(huán)形熱電模塊之間設(shè)置有陶瓷板；所述環(huán)形熱電模塊與液冷模塊之間設(shè)置有陶瓷板（7）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述液冷模塊包括雙層液冷管道（6），所述雙層液冷管道（6）之間為液冷部分（5）；所述液冷部分（5）中的冷卻介質(zhì)的流向與熱流方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述熱管（3）外壁貼附有若干列呈螺旋階梯狀排列的n級(jí)翅片（4）；單列中每級(jí)翅片（4）的厚度均為W2，且兩級(jí)翅片（4）之間的間距大小均為D2；單列螺旋階梯的翅片與熱管（3）的軸向總長(zhǎng)相同，均為n?(W2+?D2)；單列螺旋階梯的翅片中的第1級(jí)翅片（4）設(shè)置在熱流入口，記為A1；第n級(jí)翅片（3）設(shè)置在熱流出口，記為An。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述翅片（4）在熱管（3）外壁沿徑向等間距均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述同一個(gè)P/N型半導(dǎo)體單元中的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的數(shù)量相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體所對(duì)應(yīng)的圓心角大小均為，相鄰的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體所間隔的圓心角大小為；連接相鄰的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的導(dǎo)電片所對(duì)應(yīng)的圓心角大小均為。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，每一級(jí)所述P/N型半導(dǎo)體單元（1）的寬度均為W1，相鄰兩級(jí)之間間距為D1，環(huán)形熱電模塊（8）的長(zhǎng)度為M?(W1+D1)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述熱管（3）的兩端為空心結(jié)構(gòu)，用于減小氣流沿管壁損失的背壓。
10.一種采用階梯型翅片的余熱回收裝置的使用方法，其特征在于，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，包括由內(nèi)至外依次套設(shè)的階梯型翅片模塊、環(huán)形熱電模塊和液冷模塊；所述階梯型翅片模塊與環(huán)形熱電模塊之間設(shè)置有陶瓷板；所述環(huán)形熱電模塊與液冷模塊之間設(shè)置有陶瓷板（7）；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述液冷模塊包括雙層液冷管道（6），所述雙層液冷管道（6）之間為液冷部分（5）；所述液冷部分（5）中的冷卻介質(zhì)的流向與熱流方向一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述熱管（3）外壁貼附有若干列呈螺旋階梯狀排列的n級(jí)翅片（4）；單列中每級(jí)翅片（4）的厚度均為w2，且兩級(jí)翅片（4）之間的間距大小均為d2；單列螺旋階梯的翅片與熱管（3）的軸向總長(zhǎng)相同，均為n?(w2+?d2)；單列螺旋階梯的翅片中的第1級(jí)翅片（4）設(shè)置在熱流入口，記為a1；第n級(jí)翅片（3）設(shè)置在熱流出口，記為an。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用階梯型翅片的余熱回收裝置，其特征在于，所述翅片（4）在熱管（3）外壁沿徑向等間距均勻分布。
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅丁，陳昊，劉澤瑞，耿莉敏，張鵬，張文博，楊志剛，高楠，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：長(zhǎng)安大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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