Теплоэлектрический генератор

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано в теплогенераторах для одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического генератора. Технический результат достигается в теплоэлектрогенераторе, содержащем вертикальный корпус, состоящий из прямоугольного короба, выполненного из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, внутри которого помещены ряды теплоэлектрических звеньев, представляющие собой металлические трубы, каждая из которых покрыта изоляционным слоем из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, выполненным в форме кольцевого оребрения, внутри которого помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, одиночные ряды которых состоят из соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов, концы которых сплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда, с одного конца теплоэлектрического звена соединены между собой перемычками, а с противоположного - присоединены к шинам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами. 7 ил.

 

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике, а именно, для повышения КПД теплогенератора путем одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате.

Известна термоэмиссионная надстройка к тепловым электростанциям с топкой котла (камерой сгорания) и парогенерирующими (трубами теплоносителя), содержащая термоэмиссионные преобразователи с анодными теплотоковыводами и узлы крепления указанных преобразователей к парогенерирущим трубам (трубами теплоносителя) [А.с. РФ №966791, МПК F24J 45/00, 1982].

Основными недостатками известного устройства являются сложная конструкций термоэмиссионного преобразователя (ТЭП), системы теплоотвода и узлов крепления его к трубам теплоносителя, что снижает его надежность и эффективность.

Более близким по технической сущности к, предлагаемому изобретению является теплоэлектрический генератор, содержащий вертикальный корпус, состоящий из прямоугольного короба, выполненного из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, соединенный сверху с отводящим газоходом, снизу с камерой сгорания, внутри которого помещены ряды теплоэлектрических звеньев (ТЭЗ), представляющих собой металлические трубы теплоносителя, соединенных между собой калачами, покрытые несколькими кольцевыми изоляционными слоями, выполненные из диэлектрических материалов с высокой и низкой теплопроводностью, покрытых металлическими обечайками, в которых вокруг металлической трубы теплоносителя по ее длине помещены по очередности термоэмиссионные преобразователи (ТЭП) большего и меньшего диаметров, каждый из которых состоит из большого двухслойного горячего кольца, слои которого плотно прижаты друг к другу и выполнены из двух разных металлов M1 и М2, расположенного в зоне нагрева и малого однослойного холодного кольца, выполненного из металла M1, расположенного в зоне охлаждения, соединенные между собой радиальными и продольными перемычками, также выполненными из упомянутых металлов M1 и М2, последние по счету ТЭП каждого ТЭЗ соединены с первыми по счету ТЭП последующего ТЭЗ электропроводкой, свободные концы ТЭП последнего верхнего и первого нижнего ТЭЗ соединены с токовыводами [Патент РФ №2425295, МПК F24H 3/00, 2011].

Основными недостатками известного устройства являются низкая скорость теплопередачи в термоэлектрических звеньях, обусловленная высоким термическим сопротивлением из-за наличия нескольких изоляционных слоев на наружной поверхности металлической трубы теплоносителя, наличие которых также усложняет конструкцию термоэлектрических звеньев и невозможность получения термоэлектричества в ТЭГ в случае отказа одной из них, недостаточная площадь поверхности теплопередачи со стороны горячих газов и низкая эффективность по получаемому току, обусловленная тем, что компоновка ТЭП в термоэлектрических звеньях создает высокое электрическое сопротивление, в связи с чем происходят значительные потери силы тока, что снижает его надежность и эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического генератора.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый теплоэлектрогенератор содержит вертикальный корпус, состоящий из прямоугольного короба, выполненного из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, соединенного сверху с отводящим газоходом (дымовой трубой), снизу - с камерой сгорания (топкой), внутри которого помещены ряды теплоэлектрических звеньев, представляющие собой металлические трубы теплоносителя, торцы которых снаружи соединены между собой по теплоносителю по горизонтали и вертикали калачами, а их верхние и нижние свободные торцы соединены с входным и выходным патрубками, причем каждая металлическая труба теплоносителя, покрыта изоляционным слоем из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, выполненным в форме кольцевого оребрения с кольцевыми ребрами, внутри которого, повторяя очертания его продольного разреза по длине всей трубы теплоносителя помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, одиночные ряды которых состоят, из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, концы которых сплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, вблизи кромки ребер и поверхности трубы теплоносителя, свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда, с одного конца теплоэлектрического звена соединены между собой перемычками, а с противоположного - присоединены к шинам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами.

На фиг.1-2 представлены общий вид и разрез теплоэлектрического генератора (ТЭГ), на фиг.3-7 - основной узел - теплоэлектрическое звено (ТЭЗ).

Предлагаемый ТЭГ содержит вертикальный корпус 1, состоящий из прямоугольного короба 2, выполненного из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, соединенного сверху с отводящим газоходом (дымовой трубой) 3, снизу - с камерой сгорания (топкой) 4, внутри которого помещены ряды теплоэлектрических звеньев (ТЭЗ) 5, представляющие собой металлические трубы теплоносителя 6, торцы которых снаружи соединены между собой по теплоносителю по горизонтали и вертикали калачами 7 и 8, соответственно, а их верхние и нижние свободные торцы соединены с входным и выходным патрубками 9 и 10, соответственно. Каждая металлическая труба теплоносителя 6, покрыта изоляционным слоем из диэлектрического материала с высокой теплопроводностью 12, выполненным в форме кольцевого оребрения с кольцевыми ребрами 13, внутри которого, повторяя очертания его продольного разреза по длине всей трубы 6 помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций (ТЭС) ПР, одиночные ряды которых I и II состоят, из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 14. Каждый ТЭП 14 состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, вблизи кромки ребра 13 и поверхности трубы 6, соответственно, причем свободные концы одиночных рядов I и II каждого парного ряда ПР, с одной стороны ТЭЗ соединены между собой перемычками 15, а с противоположной присоединены к шинам с одноименными зарядами 16 и 17, соединенных с токовыводами 18 и 19, соответственно.

Предлагаемый ТЭГ, представленный на фиг.1-7, работает следующим образом.

После заполнения труб теплоносителя 6 водой, создания в них ее циркуляции и начала горения топлива из камеры сгорания 4 ТЭГ дымовые газы поступают в межтрубное пространство короба 2 с начальной температурой tГН» двигаясь снизу вверх, омывают наружную поверхность ТЭЗ 5, отдавая им свое тепло, охлаждаются до заданной температуры tГК и выбрасываются из дымовой трубы 3 в атмосферу. При этом, в результате теплообмена между дымовыми газами через поверхность ограждений ТЭЗ 5 и водой, поступающей через патрубок 9 и движущейся сверху вниз, по трубам теплоносителя 6 ТЭЗ 5, калачами 7 и 8, вода нагревается от температуры tВН до температуры tВК и через патрубок 10 подается потребителю (на фиг.1-7 не показан). Одновременно, в результате процесса конвективной теплопередачи от дымовых газов нагревается зона нагрева, состоящая из ребер 13 диэлектрического материала с высокой теплопроводностью 12, от которого основной поток тепла передается за. счет теплопроводности двухслойным расплющенным концам ТЭП 14, выполненным из металлов M1 и М2 конструкция которых позволяет увеличить количество воспринимаемого тепла за счет повышенной площади их контакта с зоной нагрева и высокой площади контакта слоев металлов M1 и М2, соединенных между собой (например, спайкой), которые нагреваются при этом. Кроме того, процесс теплообмена от материала 12 к спаям металлов M1 и М2 ТЭП 14 интенсифицируется за счет передачи его теплопроводностью, скорость которой при высоком значении коэффициента теплопроводности значительно выше,. чем скорость передачи тепла за счет конвекции [И.Н. Сушкин. Теплотехника. - М.: «Металлургия», 1973, с.195-198]. Одновременно осуществляется охлаждение двухслойных расплющенных концам ТЭП 14, выполненных из металлов M1 и М2, расположенных параллельно поверхности трубы теплоносителя 6 в холодной зоне в промежутке между смежными ребрами 13 за счет передачи тепла теплопроводностью через слой материала 12, обладающего высокой теплопроводностью к стенкам труб теплоносителя 6, откуда тепло передается конвекцией к нагревамой воде. Нагрев двухслойных спаев, состоящих из плотно соединенных между собой слоев металлов M1 и М2, расположенных в зоне нагрева и охлаждение двухслойных, выполненных также из металлов M1 и М2, расположенных в зоне охлаждения каждой ТЭП 14, соединенных между собой, создает эмиссию электронов во всех ТЭП 14 и, соответственно, возникновение в парных зигзагообразных рядах ПР всех ТЭЗ 5 термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. - М: «Наука», 1970, с.502-506], которое суммируется на шинах 16 и 17 и через тоководы 18 и 19 поступает на трансформаторы, где создается требуемое напряжение и сила тока (на фиг.1-7 не показаны) и подается потребителю.

Величина начальной температуры дымовых газов tГН определяется видом топлива и конструкцией камеры сгорания (топки), их конечная температура tГК - составом дымовых газов и требуемым температурным напором. Значения начальной и конечной температур нагреваемой воды tВН и tВК определяются технологическим регламентом и требованиями потребителя тепла. Величина разности электрического потенциала и силы тока на токовыводах 18 и 19 одной ТЭЗ зависит от характеристик пары металлов M1 и М2, из которых изготовлены ТЭП 14, их количества в парных рядах ПР, числа ПР в каждой ТЭЗ 5. Требуемые напряжение U и силу тока I ТЭГ получают путем установки соответствующего числа ТЭЗ 5, суммирования и трансформации получаемого ими тока.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию ТЭЗ и автономизировать выработку термоэлектричества каждой их них, интенсифицировать процесс теплопередачи от дымовых газов к нагреваемой воде и увеличить количество и параметры получаемой в каждом ТЭЗ электрической энергии, что повышает надежность и эффективность теплоэлектрогенератора.

Теплоэлектрогенератор, содержащий вертикальный прямоугольный корпус, состоящий из прямоугольного короба, выполненного из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, соединенного сверху с отводящим газоходом, снизу - с камерой сгорания, теплотоковыводы, внутри которого помещены ряды теплоэлектрических звеньев, представляющие собой металлические трубы, соединенные между собой калачами и покрытые изоляционным слоем с высокой теплопроводностью, в котором помещены термоэмиссионые преобразователи, выполненные из разных металлов M1 и М2, отличающийся тем, что изоляционный слой каждой металлической трубы теплоносителя выполнен в форме кольцевого оребрения с кольцевыми ребрами, внутри которого, повторяя очертания его продольного разреза по длине всей трубы теплоносителя, помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, одиночные ряды которых состоят из размещенных по очередности и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, концы которых сплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, вблизи кромки ребер и поверхности трубы теплоносителя, свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда с одного конца теплоэлектрического звена соединены между собой перемычками, а с противоположного присоединены к шинам с одноименными зарядами, соединенными с токовыводами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к системам теплоснабжения различных объектов как наземного, так и подземного назначения и предназначено для получения тепловой энергии (горячего воздуха) и подачи ее на объект.

Изобретение относится к области теплотехники и предназначено для использования в теплообменном оборудовании микрогазотурбинных двигателей (µГТД). .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в строительстве при установке отопительных радиаторов, в частности у витрин и остекленных стен. .

Изобретение относится к области теплотехники и может использоваться в теплообменных устройствах для отопления помещений. .

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в индивидуальных и централизованных системах отопления жилых и служебных помещений. .

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для подогрева жидкостей, газов и их смесей, и может быть использовано в различных отраслях промышленности для обеспечения технологических процессов, например для подогрева природного газа.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано, в частности, в устройствах нагрева газа для импульсных установок. .
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано при изготовлении секционных радиаторов для систем водяного центрального отопления жилых, общественных и производственных зданий.

Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к воздухонагревательным отопительным системам с использованием газовых воздухонагревателей, и может быть использовано для автономного воздушного отопления зданий и сооружений.

Изобретение относится к горному делу, в частности к стационарным установкам и теплообменной технике, и может быть использовано для нагрева воздуха, поступающего в шахту горнодобывающего предприятия. Техническим результатом является повышение эффективности работы калориферной установки. Установка включает калориферное помещение, выполненное в виде ограждения цилиндрической формы, с калориферами, размещенными в один ряд в два и более ярусов в помещении по периметру ограждения, боковые прямоугольные проемы в ограждении, равномерно распределенные по его периметру, входной в перекрытии и выходной в донной части проемы прямоугольного сечения, радиальные перегородки, образующие в калориферном помещении камеры, прямой и обратный трубопроводы греющего теплоносителя. Каждая камера снабжена диагональной непроницаемой шторкой, установленной поперек продольной оси камеры от перекрытия до уровня верхнего края нижнего яруса калориферов. Вокруг ограждения на вертикальных опорах установлены две кольцевые направляющие, одна выше верхнего уровня бокового прямоугольного проема, другая - ниже нижнего, в пространстве между верхней и нижней кольцевыми направляющими установлен кинематически связанный с ними гаситель скорости ветра, включающий полупроницаемый щит, плотный щит, кольцевой каркас и привод его поворота, причем полупроницаемый щит выполнен в виде сегмента и установлен на каркасе вертикально, концентрично ограждению и с зазором, плотный щит выполнен в виде сегмента и установлен на каркасе вертикально, концентрично ограждению и с зазором с диаметрально противоположной стороны, а привод поворота каркаса вокруг вертикальной оси выполнен в виде лопасти из плотного материала, установленной вертикально на каркасе и ориентированной радиально. 3 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в отопительных радиаторах. Секционный радиатор водяного отопления, содержащий секции. Секционный радиатор водяного отопления содержит набор последовательно соединенных секций. В четырех муфтовых патрубках крайних секций закреплены две футорки, заглушка, а также компенсатор давления, выполненный в виде глухой втулки, с внутренней стороны которой закреплен ориентированный продольно в полости поперечного участка секции газонаполненный элемент, выполненный с возможностью упругого изменения его наружного объема под действием внешнего давления жидкого теплоносителя, по меньшей мере, в продольном направлении. В первом варианте изобретения газонаполненный элемент выполнен в виде герметичной камеры в форме сильфона. Технический результат - обеспечение компенсации давления в полости радиатора, а также расширение арсенала средств для компенсации давления. 4 н. и 33 з.п. ф-лы, 112 ил.

Группа изобретений относится к энергетике и может использоваться в нефтегазовой, химической, металлургической и других отраслях промышленности для получения нагретого воздуха. Предложен способ нагрева воздуха, путем смешения топлива с частью воздуха, взятой с коэффициентом избытка от 1 до 5 к стехиометрическому и предварительно нагретой до температуры процесса каталитического окисления за счет теплообмена с, по крайней мере, частью продуктов окисления, с получением газообразной топливной смеси, ее каталитическое окисление до диоксида углерода и воды и смешение продуктов окисления с оставшейся частью воздуха, при этом максимальную температуру продуктов окисления поддерживают на 10-50°C ниже температуры стабильности катализатора, но не выше 900°C. Предложено устройство для нагрева воздуха, включающее теплообменную секцию нагрева воздуха продуктами окисления, смеситель подогретого воздуха и топлива, пусковой подогреватель, каталитическую кассету и смеситель продуктов окисления с воздухом, а также способ регулирования процесса нагрева воздуха путем регулирования температуры нагрева воздуха изменением расхода воздуха, регулирования температуры предварительного нагрева части воздуха изменением расхода части продуктов окисления, направляемой в теплообменную секцию, регулирования максимальной температуры продуктов окисления путем изменения коэффициента избытка воздуха топливной смеси. Изобретение позволяет использовать в качестве топлива низкокалорийные газовые смеси, а также жидкое дистиллятное топливо, в том числе газовый конденсат, и получать при этом нагретый воздух в широком диапазоне температур, в минимальной степени загрязненный оксидом углерода и окислами азота. 3 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в отопительных устройствах, в частности, для мобильного применения. Отопительное устройство, содержащее камеру сгорания для осуществления реакции топлива с воздухом для горения с целью выделения тепла, теплообменник, служащий для передачи, по меньшей мере, части выделяемого тепла предназначенному для нагрева теплоносителю, устройство подачи топлива в камеру сгорания, нагнетатель воздуха для его подачи в камеру сгорания, нагнетатель теплоносителя для его подачи к теплообменнику, общий привод для нагнетателя воздуха для горения и нагнетателя теплоносителя, по меньшей мере, один сенсор для контроля массового потока теплоносителя, и систему управления, которая управляет устройством подачи топлива и общим приводом. Технический результат - обеспечение возможности изменять отношение между количеством теплоносителя и количеством подаваемого в камеру сгорания топлива в зависимости от массового потока теплоносителя. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано при изготовлении радиаторов отопления. Радиатор с высокой эксплуатационной подвижностью содержит рассеивающий элемент, имеющий опоры для его соединения со стеной. Опоры содержат, по меньшей мере, один шарнир для поддержания рассеивающего элемента и обеспечения ему возможности поворота между рабочим положением и положением технического обслуживания, при этом радиатор содержит каналы в виде гибких шлангов для подачи и выпуска нагретой текучей среды, причем гибкие шланги имеют шарнирно-сочлененные или поворотные концы, выполненные с возможностью соединения с домовой отопительной установкой. Технический результат - возможность очистки радиатора и стены за ним. 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Нагревательное устройство, работающее на газе, содержит впуск для газа, впуск для воздуха, клапан, управляющее устройство, горелку, теплообменник и вентилятор. Клапан присоединен к впуску для газа. Управляющее устройство связано с клапаном и выполнено с возможностью управления клапаном с целью регулирования состава газовоздушной смеси. Горелку выполнена с возможностью приема газовоздушной смеси и ее сжигания. Теплообменник соединен с горелкой и выполнен с возможностью осуществления процесса теплообмена и выдачи нагретого воздуха. Вентилятор расположен за теплообменником по ходу потока и выполнен с возможностью всасывания газообразных продуктов сгорания через теплообменник и создания отрицательного давления для всасывания газовоздушной смеси через горелку и систему с клапанами и трубами Вентури. Другим объектом изобретения является система, содержащая описанное выше нагревательное устройство. Изобретение позволяет повысить безопасность нагревательного устройства. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области электротехники, а в частности к электрическим приборам и устройствам, используемым в холодное время года для отопления бытовых и производственных помещений, а также салонов и кабин подвижного состава пассажирского и индивидуального транспорта. Ячейка нагревательного элемента содержит радиаторы с теплопередающими поверхностями и основаниями, размещенные между последними электроды и нагревательные элементы, при этом нагревательные элементы выполнены в виде терморезисторов, установленных между электродами, а между основаниями радиаторов и электродами выполнены электроизоляционные слои. Техническим результатом изобретения является создание электроотопительных устройств, позволяющих значительно (от 4 до 10 раз) экономить потребляемую электроэнергию при аналогичной теплоотдаче по сравнению с существующими устройствами (бытовыми конвекторами, отопителями салонов трамваев и троллейбусов и т.п.). 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области электроотопительной техники для электротранспорта. Нагревательный блок для транспортного электрокалорифера содержит по крайней мере одну рамку, внутреннее пространство которой поделено на две секции промежуточной пластиной, которая имеет два ряда отверстий для соединения спиральных нагревательных элементов. Боковые стороны рамки образуют с верхней и нижней краевыми пластинами соединение по типу таврового. Верхняя и нижняя краевые пластины имеют по одному ряду отверстий для соединения спиральных нагревательных элементов и развернуты их широкими сторонами под прямым углом к промежуточной пластине. Крепление на краевых верхней и нижней пластинах образует Λ-образные фигуры, вершины которых находятся на верхней и нижней краевых пластинах, а расходящиеся части обращены в сторону промежуточной пластины. По второму варианту нагревательный блок дополнен промежуточными пластинами, содержащими по два ряда отверстий каждая. При этом расходящиеся части Λ-образных фигур закреплены на соседних близлежащих промежуточных пластинах. Технический результат заявляемой группы изобретений заключается в повышении мощности устройства и его эффективности без снижения срока службы. 2 н. и 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к отопительной технике, а именно к системам водяного отопления. Предлагаемый радиатор является разборным и состоит из труб любого сечения, причем количество труб возможно от 1 до 6, причем, если количество труб более одной, то оно должно быть четным, к трубам жестко присоединены две пластины со сквозными фрезерованными окнами под профиль трубы - левая и правая, причем количество фрезерованных окон соответствует количеству труб, далее к этой конструкции крепятся две боковые крышки с фрезерованными каналами, которые обеспечивают процесс циркуляции, в боковых крышках имеются резьбовые отверстия для подсоединения радиатора к системе отопления, по два отверстия на крышку, кроме того, внутри верхней или нижней трубы в случае количества труб больше одной располагается вставка, представляющая собой трубу меньшего диаметра с резьбой на одном из концов, которая вкручивается в резьбовое отверстие, выполненное в крышке, и законтривается гайкой, отверстие крышки имеет заглушку в зависимости от схемы движения теплоносителя. Технический результат - увеличение срока эксплуатации, облегчение ремонтно-эксплуатационных работ. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для нагрева жесткой воды с помощью электроэнергии. Задачей изобретения является разработка устройства для нагрева жесткой воды, которое позволит снизить или исключить образование накипи, а именно снизить перегрев воды у греющей поверхности. При этом нагреватель должен эффективно передавать тепловую энергию воде, быть технологичным в изготовлении и иметь высокий кпд, и питаться от электросети общего назначения без дополнительных преобразователей. Поставленные задачи решаются разработкой конструкции нагревателя, позволяющей нагревающей поверхности совершать колебательные движения за счет соленоида, встроенного в нагреватель, соленоид питается от общей сети электропитания, нагревательная поверхность опирается на корпус соленоида через упругие подвесы, позволяющие этой поверхности совершать колебательные движения относительно корпуса соленоида. 2 ил.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано в теплогенераторах для одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате

Наверх