一種微凸臺陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種微凸臺陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊。微凸臺陣列安裝在熱交換模塊底板的上端面，上端與上蓋板的下端面接觸，左、右側(cè)板分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊底板的左側(cè)和右側(cè)，進、出流口分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端；熱流體從進流口進入溫差發(fā)電器熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺陣列進行對流換熱后，從出流口流出；整個溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊的上部，作為溫差發(fā)電器的熱端。采用微凸臺陣列結(jié)構(gòu)，與微通道結(jié)構(gòu)相比增加了對流換熱面積，提高了熱交換效率；微凸臺采用菱形錯排陣列，能使結(jié)構(gòu)更加復雜，流體變得更為紊亂，對流換熱更劇烈；微凸臺陣列結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，生產(chǎn)成本較低，適合批量化生產(chǎn)。
【專利說明】—種微凸臺陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種溫差發(fā)電器熱交換模塊，尤其是涉及一種微凸臺陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊。
技術(shù)背景
[0002]現(xiàn)在人類面臨著嚴重的能源危機，因此，人們在不斷地尋找新的替代能源，熱電材料溫差發(fā)電是一種新型的發(fā)電方式，利用塞貝克效應(yīng)將熱能直接轉(zhuǎn)換為電能。以熱電材料溫差發(fā)電模塊制造的半導體發(fā)電機只要有溫差存在即能發(fā)電。它具有清潔、無噪音污染、無毒害物質(zhì)排放、高效、壽命長、堅固、可靠性高、穩(wěn)定等一系列優(yōu)點，符合綠色環(huán)保要求，對國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。常見的熱電材料有低溫段Bi2Te3合金，中溫段PbTe合金，高溫段SiGe合金等。
[0003]溫差發(fā)電器的應(yīng)用已經(jīng)從最初的軍事和航天空間站擴展到日常生活和環(huán)保方面。在我們的周圍有著太多的“余熱”可以利用，廢汽熱、廢水熱和廢火熱等等；在能源日益緊張的今天，溫差發(fā)電器對余熱的應(yīng)用迫在眉睫。熱交換模塊是溫差發(fā)電器的重要組成部分，是溫差發(fā)電器與外界交換熱量的部件。熱交換主要有兩個方面，一是廢氣、廢液余熱與溫差發(fā)電器熱端的熱交換，二是溫差發(fā)電器冷端與冷卻水的熱交換。熱交換模塊的設(shè)計準則是增大換熱效率，好的熱交換模塊可以使廢熱利用率大大提高，冷卻效率也同樣提高，這樣溫差發(fā)電器兩端溫差也隨之增加，最終發(fā)電器輸出功率得以提高。增加熱交換模塊內(nèi)部的有效換熱面積和流體在熱交換模塊內(nèi)部紊亂程度是提高換熱效率的有效途徑之一。根據(jù)已有文獻資料，隨著換熱設(shè)備單元尺度的減小，對流換熱系數(shù)不斷提高，使設(shè)備的傳熱得到了不斷地強化。其中微凸臺陣列結(jié)構(gòu)的傳熱性能尤為出色，這是因為:由于微凸臺陣列的存在，流體的流動變得較為無序，流體單元間混合加劇，增加了對流換熱；另外，由于熱流更易在兩個微凸臺之間的微小空隙中被捕捉而傳遞更多的熱量。交錯排列的微凸臺陣列和直線排列的微凸臺陣列相比，能夠使流體變得更為無序，使得對流換熱更劇烈。因此，在溫差發(fā)電器熱交換模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計中引入錯排微凸臺陣列將很大程度上增大熱交換模塊的對流換熱系數(shù)，可有效提高熱交換模塊的換熱性能，從而使熱交換模塊更加緊湊、高效和實用。微凸臺陣列結(jié)構(gòu)已經(jīng)被引入到醇類重整制氫微反應(yīng)器和液體燃料蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計中，用來替代微通道結(jié)構(gòu)，都取得了很好的應(yīng)用效果。目前。國內(nèi)外常見的溫差發(fā)電器熱交換模塊采用微通道結(jié)構(gòu)，增加了有效換熱面積和流體在熱交換模塊內(nèi)部滯留時間。但是，目前尚無文獻資料提及微凸臺陣列溫差發(fā)電器熱交換模塊結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型目的在于提供一種微凸臺陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊，結(jié)構(gòu)緊湊，換熱效率高，既可作為溫差發(fā)電器熱端，也可作為溫差發(fā)電器冷端。
[0005]本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0006]本實用新型包括熱交換模塊底板,上蓋板,左側(cè)板,右側(cè)板，微凸臺陣列，進流口和出流口 ；微凸臺陣列安裝在熱交換模塊底板的上端面，微凸臺陣列上端與上蓋板的下端面接觸，左側(cè)板和右側(cè)板分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊底板的左側(cè)和右側(cè)，進流口和出流口分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端；熱流體從進流口進入溫差發(fā)電器熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺陣列進行對流換熱后，從出流口流出；整個溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊的上部，作為溫差發(fā)電器的熱端。
[0007]所述的微凸臺陣列的陣列結(jié)構(gòu)為錯排陣列，每行微凸臺均勻分布，行與行之間均勻交錯排列。
[0008]所述的微凸臺陣列中，微凸臺橫截面形狀為菱形或圓形。
[0009]本實用新型具有的有益效果:
[0010]1、溫差發(fā)電器熱交換模塊采用微凸臺陣列結(jié)構(gòu)，與微通道結(jié)構(gòu)相比增加了對流換熱面積，提聞了熱交換效率。
[0011]2、微凸臺采用特征尺寸為0.1-1mm的菱形而非圓形，陣列結(jié)構(gòu)采用錯排陣列而非直排陣列，這都能使結(jié)構(gòu)更加復雜，流體變得更為紊亂，對流換熱更劇烈。
[0012]3、微凸臺陣列結(jié)構(gòu)簡單，易于制造，生產(chǎn)成本較低，適合大規(guī)模批量化模具生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本實用新型在溫差發(fā)電模塊上的安裝圖。
[0015]圖3是本實用新型拆除上蓋板的俯視圖。
[0016]圖4是本實用新型拆除左側(cè)板和右側(cè)板的正視圖。
[0017]圖5是本實用新型的進流口右視圖或出流口左視圖。
[0018]圖中:1、熱交換模塊底板，2、上蓋板，3、左側(cè)板，4、右側(cè)板，5、微凸臺陣列，6、進流
口，7、出流口，8、溫差發(fā)電模塊。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型做進行進一步說明。
[0020]如圖1?圖5所示，本實用新型包括熱交換模塊底板I，上蓋板2，左側(cè)板3，右側(cè)板4，微凸臺陣列5，進流口 6和出流口 7 ;微凸臺陣列5安裝在熱交換模塊底板I的上端面，微凸臺陣列5上端與上蓋板2的下端面接觸，左側(cè)板3和右側(cè)板4分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I的左側(cè)和右側(cè)，進流口 6和出流口 7分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端；熱流體從進流口 6進入溫差發(fā)電器熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺陣列5進行對流換熱后，從出流口 7流出；整個溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊8的上部，作為溫差發(fā)電器的熱端。
[0021]微凸臺陣列5的陣列結(jié)構(gòu)為錯排陣列，每行微凸臺均勻分布，行與行之間均勻交錯排列。
[0022]微凸臺陣列5中，微凸臺橫截面形狀為菱形或圓形。微凸臺陣列5采用微成形或3D打印成形。
[0023]底板I和微凸臺陣列5采用熱傳導性能較好的材料，如銅合金；上蓋板2、左側(cè)板
3、右側(cè)板4、進流口 6和出流口 7采用熱傳導性能較差的材料，如304不銹鋼。[0024]本實用新型的具體實施過程如下:
[0025]如圖3所示，微凸臺陣列5位于溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I之上，與溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I 一體，微凸臺陣列5有12行，第I，3，5，7，9，11奇數(shù)行每行有11個菱形微凸臺，第2、4，6，8，10，12偶數(shù)行每行有10個菱形微凸臺，奇數(shù)行的菱形微凸臺與偶數(shù)行的菱形微凸臺交錯排列，微凸臺陣列5共有6X 11+6X 10=126個菱形微凸臺，同一行的菱形微凸臺兩兩間距保持一致，相鄰奇數(shù)行與偶數(shù)行的行間距也保持一致；左側(cè)板3固定于溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I上端面左側(cè)，右側(cè)板4固定于溫差發(fā)電器熱交換模塊底板I上端面右側(cè)，微凸臺陣列5與左側(cè)板3和右側(cè)板4之間留有間隙。
[0026]如圖1，圖2和圖4所示，進流口 6和出流口 7位于溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端，上蓋板2位于溫差發(fā)電器熱交換模塊上部，上蓋板2的下端面與微凸臺陣列5的上端面接觸，一定壓降的熱流體經(jīng)進流口 6流入熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺陣列5進行換熱，再由出流口 7流出熱交換模塊；整個溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊8的上端面，作為溫差發(fā)電器的熱端，與溫差發(fā)電器的冷端形成溫度差，進行發(fā)電。
[0027]如圖5所示，進流口 6和出流口 7為錐形流道結(jié)構(gòu)，進流口 6沿流體流入方向截面積增大，出流口 7沿流體流出方向截面積減小。
【權(quán)利要求】
1.一種微凸臺陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊，其特征在于:包括熱交換模塊底板(I)，上蓋板(2)，左側(cè)板(3)，右側(cè)板(4)，微凸臺陣列(5)，進流口(6)和出流口(7);微凸臺陣列(5)安裝在熱交換模塊底板(I)的上端面，微凸臺陣列(5)上端與上蓋板(2)的下端面接觸，左側(cè)板(3 )和右側(cè)板(4 )分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊底板(I)的左側(cè)和右側(cè)，進流口(6)和出流口(7)分別安裝在溫差發(fā)電器熱交換模塊的前端和后端；熱流體從進流口(6)進入溫差發(fā)電器熱交換模塊，流經(jīng)微凸臺陣列(5)進行對流換熱后，從出流口(7)流出；整個溫差發(fā)電器熱交換模塊安裝在溫差發(fā)電模塊(8 )的上部，作為溫差發(fā)電器的熱端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微凸臺陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊，其特征在于:所述的微凸臺陣列(5)的陣列結(jié)構(gòu)為錯排陣列，每行微凸臺均勻分布，行與行之間均勻交錯排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微凸臺陣列型溫差發(fā)電器熱交換模塊，其特征在于:所述的微凸臺陣列(5)中，微凸臺橫截面形狀為菱形或圓形。
【文檔編號】H02N11/00GK203590074SQ201320670653
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】李洋, 梅德慶, 姚喆赫, 王輝, 婁心洋, 陳子辰 申請人:浙江大學