一种基于热整流的温差发电余热回收系统及方法

专利2025-08-11  318


本发明属于波动热源余热回收,具体涉及一种基于热整流的温差发电余热回收系统及方法。


背景技术:

1、工业领域的能源消费占据了能源消耗的绝大部分,据统计,其比例高达约70%。尤为值得关注的是,在这一庞大的能源消耗中,余热损失所占的比例达到了60%,这一数字不仅揭示了能源利用效率的低下,更凸显了由此带来的巨大能源浪费和环境压力。特别地,温度在300℃以下的余热占据了余热总量的86%,这部分能源因其品位较低且伴有较大的波动性,使得传统热机在对其进行能量转换时面临诸多挑战,难以实现高效利用。因此,研发出能够适应中低温余热特性、实现高效回收与利用的新技术,成为了当务之急。


技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题,本发明提供了一种基于热整流的温差发电余热回收系统及方法,其目的在于将波动的余热温度转化为稳定的温差,从而大幅度提高热电能量转化效率,确保余热回收过程的稳定性和可靠性。

2、为了解决上述技术问题,本发明通过以下技术方案予以实现:

3、一种基于热整流的温差发电余热回收系统,包括:

4、热整流组件,其包括第一半圆弧形中空壳体、第二半圆弧形中空壳体和重力型热管,所述第一半圆弧形中空壳体内和所述第二半圆弧形中空壳体内均填充有相变材料,所述第一半圆弧形中空壳体位于所述第二半圆弧形中空壳体的上方,且所述第一半圆弧形中空壳体与所述第二半圆弧形中空壳体对接形成具有热流通道的圆柱状;所述热流通道内布设有若干重力型热管,其中,一部分重力型热管的冷凝段插设在所述第一半圆弧形中空壳体内、蒸发段位于热流通道内,另一部分重力型热管的蒸发段插设在所述第二半圆弧形中空壳体内、冷凝段位于热流通道内;

5、温差发电片,若干所述温差发电片位于所述第一半圆弧形中空壳体与所述第二半圆弧形中空壳体的对接面之间,且每个所述温差发电片的热端与所述第一半圆弧形中空壳体接触、冷端与所述第二半圆弧形中空壳体接触。

6、进一步地,所述第一半圆弧形中空壳体内的相变材料的比热容大于所述第二半圆弧形中空壳体内的相变材料的比热容。

7、进一步地,温差发电余热回收系统还包括:

8、电能存储模块,其与所述温差发电片电连接。

9、进一步地,所述第一半圆弧形中空壳体内和所述第二半圆弧形中空壳体内均设置有若干导热隔板,若干导热隔板将对应的所述第一半圆弧形中空壳体和所述第二半圆弧形中空壳体分隔为若干独立空间,每个独立空间内填充有相变材料;

10、所述第一半圆弧形中空壳体上装设的重力型热管的冷凝段均插接在所述第一半圆弧形中空壳体内的导热隔板上;

11、所述第二半圆弧形中空壳体上装设的重力型热管的蒸发段均插接在所述第二半圆弧形中空壳体内的导热隔板上。

12、进一步地,所述第一半圆弧形中空壳体的外弧面上和所述第二半圆弧形中空壳体的外弧面上均涂覆有绝热材料。

13、进一步地,所述热流通道内布设的若干所述重力型热管均非水平布设。

14、进一步地,重力型热管与对应的所述第一半圆弧形中空壳体和所述第二半圆弧形中空壳体之间密封连接。

15、进一步地,,所述第一半圆弧形中空壳体和所述第二半圆弧形中空壳体均采用钢板制作。

16、一种基于热整流的温差发电余热回收方法,采用所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,温差发电余热回收方法包括:

17、将余热工质通入由所述第一半圆弧形中空壳体与所述第二半圆弧形中空壳体对接形成的热流通道内;

18、与所述第一半圆弧形中空壳体对应的重力型热管的蒸发段通过蒸发吸收余热工质的热量并传递至冷凝段,再由冷凝段通过冷凝放热将热量传递至所述第一半圆弧形中空壳体内的相变材料,所述第一半圆弧形中空壳体内的相变材料蓄热;

19、与所述第二半圆弧形中空壳体对应的重力型热管的蒸发段通过蒸发吸收所述第二半圆弧形中空壳体内相变材料中的热量并传递至冷凝段,再由冷凝段通过冷凝放热将热量传递至热流通道,所述第二半圆弧形中空壳体内的相变材料不蓄热;

20、所述温差发电片利用温度差将余热工质的热能转化为电能。

21、与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:

22、本发明提供的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,在运行时,将余热工质通入由第一半圆弧形中空壳体与第二半圆弧形中空壳体对接形成的热流通道内;与第一半圆弧形中空壳体对应的重力型热管的蒸发段通过蒸发吸收余热工质的热量并传递至冷凝段,再由冷凝段通过冷凝放热将热量传递至第一半圆弧形中空壳体内的相变材料,第一半圆弧形中空壳体内的相变材料蓄热;与第二半圆弧形中空壳体对应的重力型热管的蒸发段通过蒸发吸收第二半圆弧形中空壳体内相变材料中的热量并传递至冷凝段,再由冷凝段通过冷凝放热将热量传递至热流通道,第二半圆弧形中空壳体内的相变材料不蓄热;温差发电片利用温度差将余热工质的热能转化为电能。可见,热源热量实现了单向导入第一半圆弧形中空壳体内的相变材料,不会导入第二半圆弧形中空壳体内的相变材料,形成高、低温两端热源,将波动热源转化为稳定的热环境,提高温差发电片发电能力,解决波动热源导致热电转化效率低的问题,从而大幅度提高热电能量转化效率,确保余热回收过程的稳定性和可靠性。同时,本发明无需外界单独提供冷端介质,通过单向热传递可实现温差的自驱动,更加节能减排。

23、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。



技术特征:

1.一种基于热整流的温差发电余热回收系统,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,其特征在于,所述第一半圆弧形中空壳体(10)内的相变材料的比热容大于所述第二半圆弧形中空壳体(11)内的相变材料的比热容。

3.根据权利要求1所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,其特征在于,温差发电余热回收系统还包括:

4.根据权利要求1所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,其特征在于,所述第一半圆弧形中空壳体(10)内和所述第二半圆弧形中空壳体(11)内均设置有若干导热隔板(14),若干导热隔板(14)将对应的所述第一半圆弧形中空壳体(10)和所述第二半圆弧形中空壳体(11)分隔为若干独立空间,每个独立空间内填充有相变材料;

5.根据权利要求1所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,其特征在于,所述第一半圆弧形中空壳体(10)的外弧面上和所述第二半圆弧形中空壳体(11)的外弧面上均涂覆有绝热材料。

6.根据权利要求1所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,其特征在于,所述热流通道(13)内布设的若干所述重力型热管(12)均非水平布设。

7.根据权利要求1所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,其特征在于,重力型热管(12)与对应的所述第一半圆弧形中空壳体(10)和所述第二半圆弧形中空壳体(11)之间密封连接。

8.根据权利要求1所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,其特征在于,所述第一半圆弧形中空壳体(10)和所述第二半圆弧形中空壳体(11)均采用钢板制作。

9.一种基于热整流的温差发电余热回收方法,其特征在于,采用权利要求1至9任一项所述的一种基于热整流的温差发电余热回收系统,温差发电余热回收方法包括:


技术总结
本发明公开了一种基于热整流的温差发电余热回收系统及方法,包括:热整流组件,其包括第一半圆弧形中空壳体、第二半圆弧形中空壳体和重力型热管,第一半圆弧形中空壳体内和第二半圆弧形中空壳体内均填充有相变材料,第一半圆弧形中空壳体位于第二半圆弧形中空壳体的上方,且第一半圆弧形中空壳体与第二半圆弧形中空壳体对接形成具有热流通道的圆柱状;热流通道内布设有若干重力型热管,其中,一部分重力型热管的冷凝段插设在第一半圆弧形中空壳体内、蒸发段位于热流通道内,另一部分重力型热管的蒸发段插设在第二半圆弧形中空壳体内、冷凝段位于热流通道内;温差发电片,若干温差发电片位于第一半圆弧形中空壳体与第二半圆弧形中空壳体的对接面之间,且每个温差发电片的热端与第一半圆弧形中空壳体接触、冷端与第二半圆弧形中空壳体接触。本发明的目的在于将波动的余热温度转化为稳定的温差,从而大幅度提高热电能量转化效率,确保余热回收过程的稳定性和可靠性。

技术研发人员:陈斌,王洪,林伊凡,王慧,闫思静,王凡语,任晨熙,王上铭
受保护的技术使用者:西安交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
转载请注明原文地址: https://tieba.8miu.com/read-16795.html

最新回复(0)