| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2191447
ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ГЕНЕРАТОР
Ім'я винахідника: Баукіна В.Е .; В'ялов А.П .; Горбач В.Д .; Муранов Г.К .; Соколов О.Г.
Ім'я патентовласника: Федеральне державне унітарне підприємство "Центральний науково-дослідний інститут технології суднобудування"; Відкрите акціонерне товариство "Інженерно-виробнича фірма" Кріотерм "
Адреса для листування: 198095, Санкт-Петербург, вул. Промислова, 7, ЦНДІ технології суднобудування
Дата початку дії патенту: 2000.06.08
Винахід відноситься до області перетворення теплової енергії в електричну і може бути використане в термоелектричних генераторах (ТЕГ), що застосовуються з метою утилізації відпрацьованого тепла ядерних реакторів, двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), дизельних і інших теплових двигунів. Технічним результатом є підвищення добротності термоелементів, зібраних у спеціальні модулі за рахунок збільшення одиничної потужності самих модулів, а й за рахунок підвищення робочої температури гарячого спаю. Для досягнення зазначеного технічного результату пропонується ТЕГ, що містить вузол нагрівача, вузол охолоджувача й батареї термоелементів, виконані у вигляді модулів, які зібрані в блок, розміщений між вузлами нагрівача і охолоджувача. Вузол нагрівача може бути виконаний порожнистим, що дає можливість встановлювати його на вихлопній трубі ДВС або дизеля. Запропонована конструкція в поєднанні з 4-компонентним матеріалом термоелементів забезпечує одержання компактного генератора, який легко розміщується як в корпусі суден в місці розміщення вихлопної труби, так і автомобіля. При цьому в залежності від потужності двигуна можна отримати генератор з вихідною потужністю 10-30 кВт і більше та з ккд близько 10%.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до області перетворення теплової енергії в електричну і може бути використане в термоелектричних генераторах (ТЕГ), що застосовуються з метою утилізації відпрацьованого тепла ядерних реакторів, двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), дизельних і інших теплових двигунів.
Відомо багато різних конструкцій ТЕГ, що застосовуються як автономні джерела живлення для апаратури, яка працює в польових умовах, наприклад "Портативний ТЕГ на рідкому органічному паливі" по а.с. 1235425, "ТЕГ" по а. с. 1686984, "ТЕГ" за патентом 2018196. Всі зазначені генератори перетворять в електричну енергію тепло, одержуване від газових пальників, печей, вогнищ і тому подібних джерел тепла. Ці генератори використовують високотемпературне тепло, а тому в їх конструкції для зменшення прямого теплового впливу на термоелектричні елементи є різні тепловідводи, наприклад екрани, розсіювачі, судини з водою або потужні металеві плити.
Відомі й інші спорудження ТЕГ, що використовують низькотемпературне тепло, наприклад "Глушитель шуму вихлопу ДВС" по а.с. 1285168, в якому встановлений ТЕГ, гарячі спаї якого омиваються вихлопними газами, холодні спаї - зовнішнім повітрям, а енергія, що отримується цим ТЕГ, використовується для підзарядки акумуляторів або допоміжних потреб.
Як прототип даного винаходу обраний "Пароутворювач з ТЕГ" по а.с. 113206. Сукупність ознак цього генератора складається з вузла нагрівача, представленого пароутворювачем, мають піч і поверхня нагріву якого має в поперечному перерізі розвинену поверхню в формі многоконечной зірки, виконаної у вигляді окремих виливків, в порожнинах яких циркулює вода і які є вузлом охолоджувача. На поверхні нагрівача розташовані термоелементи, об'єднані в батареї таким чином, що одна група спаїв термоелементів стикається з пічними димовими газами, а інша притиснута до поверхні, що омивається водою.
Завданням цього винаходу є отримання компактного ТЕГ з вихідною потужністю від 30 кВт і більше, що має високий ККД і використовує для гарячих спаїв термоелементів низькотемпературне тепло порядку 300-600 o С, що отримується від вихлопних газів ДВС та інших теплових двигунів. Цю задачу вдається вирішити підвищенням добротності застосовуваних термоелементів, зібраних у спеціальні модулі, як за рахунок збільшення одиничної потужності самих модулів, так і за рахунок підвищення робочої температури гарячого спаю.
Для досягнення зазначених технічних результатів пропонується ТЕГ, що містить вузол нагрівача, що має в поперечному перерізі розвинену поверхню, вузол охолоджувача й батареї термоелементів, виконані у вигляді модулів, які зібрані в блок, розміщений між вузлами нагрівача і охолоджувача. Нагрівання поверхні нагрівача, що відбувається, наприклад, за рахунок конвекційного тепла від вихлопних газів ДВС, і одночасно охолодження холодних спаїв термоелементів за рахунок потоку повітря або потоку забортної води (при використанні ТЕГ на судах) призводить до виникнення різниці температур між холодними і гарячими спаями термоелементів, на яких завдяки ефекту Зеєбека виникає термоЕРС, яку можна за спеціальними струмовідводів направляти в корисне навантаження загального електричного контуру судна або автомобіля. Крім того, в кожному із зазначених модулів послідовно комутуються до 300 термоелементів, що мають дві гілки, одна з яких p-типу, а інша - n-типу, при цьому кожна гілка p-типу містить у%:
Вісмут - 9-21
Телур - 54-60
Сурма - 23-31
Селен - 0-2
а кожна гілка n-типу містить,%:
Вісмут - 50-56
Телур - 34-47
Сурма - 0-2
Селен - 1-10
Із зазначеного діапазону компонентів кращий склад для роботи термоелементів, наприклад, в діапазоні температур по гарячого спаю в 150 ± 15 o С буде наступним:
гілка з n-типом провідності (90 мас.% Bi 2 Te 3 і 10 мас.% Bi 2 Se 3):
Вісмут - 53,2 мас.%
Телур - 43,8 мас.%
Селен - 3,0 мас.%
гілка з p-типом провідності (25 мас.% Bi 2 Te 3 і 75 мас.% Sb 2 Ті 3):
Сурма - 27,3 мас.%
Вісмут - 15,6 мас.%
Телур - 57,6 мас.%
Крім зазначеного загального технічного рішення, вузол нагрівача такого термогенератора може бути виконаний у вигляді многоконечной зірки в поперечному перерізі, а для використання тепла відпрацьованих газів, що відводяться по вихлопній трубі від ДВС або дизеля, в ньому може бути передбачена спеціальна порожнина для кріплення на зазначеній вихлопній трубі , а крім того, конструкція вузла охолоджувача може бути включена в контур системи охолодження двигуна.
На кресленні схематично зображено термоелектрічесій генератор (ТЕГ).
 |
ТЕГ містить вузол нагрівача 1, що представляє собою литий корпус з розвиненою поверхнею в поперечному перерізі у вигляді шестикутної зірки і закріплений на вихлопній трубі ДВС або дизеля, вузол охолодження 2, виконаний у вигляді трубопроводу, по якому циркулює вода, наприклад забортної, при використанні ТЕГ в як суднового пристрою, і термоелектричні модулі (ТЕМ) 3, встановлені на поверхні вузла нагрівача таким чином, що їх холодні спаї проходять уздовж зазначеного трубопроводу. Відомо, що для інтервалів температур, характерних при використанні для ТЕГ тепла відпрацьованих газів ДВС або дизелів (близько 300-600 o С), сучасні матеріали дають можливість отримати параметр добротності модулів порядку: Перевірка працездатності досвідченого ТЕГ потужністю в 3 кВт і з ККД близько 10% була проведена на макеті енергетичної установки судна (дизелі потужністю 110 кВт) і підтвердила всі розрахункові характеристики генератора. |
ВИКОРИСТОВУВАНА ЛІТЕРАТУРА
1. Іоффе А.Ф. Напівпровідникові елементи, АН СРСР, М.-Л., 1960
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Термоелектричний генератор, який містить вузол нагрівача, що має в поперечному перерізі розвинену поверхню, вузол охолоджувача й батареї напівпровідникових термоелементів, що відрізняється тим, що батареї виконані у вигляді модулів, а модулі зібрані в блок, розміщений між вузлами охолоджувача і нагрівача, в кожному з модулів послідовно комутуються до 300 термоелементів, що мають дві гілки, одна з яких p-типу, а інша n-типу, при цьому кожна гілка p-типу містить,%:
Вісмут - 9-21
Телур - 54-60
Сурма - 23-31
Селен - 0-2
а кожна гілка n-типу містить,%:
Вісмут - 50-56
Телур - 34-47
Сурма - 0-2
Селен - 1-10
2. Термоелектричний генератор по п.1, що відрізняється тим, що вузол нагрівача має в поперечному перерізі форму многоконечной зірки.
3. Термоелектричний генератор по п.1, що відрізняється тим, що вузол нагрівача виконаний порожнистим і може встановлюватися на вихлопній трубі двигуна внутрішнього згоряння або дизеля.
4. Термоелектричний генератор по п.3, що відрізняється тим, що вузол охолоджувача включений в контур системи охолодження двигуна внутрішнього згоряння або дизеля.
Версія для друку
Дата публікації 14.01.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.