[发明专利]半导体制冷片温差发电实验装置

说明书

技术领域

本发明属于热电转换领域，涉及一种半导体制冷片温差发电实验装置。

背景技术

温差发电是一种利用热能发电的技术。这种技术通过热电材料，将热能直接转化为电能，与主流发电方式不同，它无废弃物的排放，无噪声，工作安全可靠稳定，是对热能的回收再利用。但长期以来，因为受到生产成本和转换效率的限制，温差发电技术的应用一直局限于高科技和军事、航天领域。近年来，主要有两个突破方向，一方面不少人开始致力于研究高优值系数及低成本的热电材料，另外一方面，人们发现温差发电在低品位热能重新利用方面存在着巨大的潜能，特别是在余热、废热回收方面。

随着高性能热电转换的研究开发，该技术将在其他领域得到广泛应用。尤其是如何设计一个有效装置，以达到稳定持续的发电效果，使系统长期可靠运行等方面，则是半导体温差发电向实际应用转化所亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明主要为解决类似于工业生产中高温防爆旋转环境下，旋转反应釜内部温度测量的数采仪的供电问题而设计的温差发电实验装置。因为如果对旋转反应釜采用外部有线电源的供电方式，反应釜处于旋转状态，采用内部或者外部定子进行有线电源的铺设以形成环状的电路，并用电刷连接，则在旋转、高温和电线电压相互干扰等因素影响下会使电线有产生火花的危险。目前市场上应用于工业生产中高温防爆旋转环境下利用余热的温差发电产品还鲜有报道，关键在于工业环境中热电转换模块冷热两端温差的保持有一定的难度，现实情况是冷面在工业环境中很快便被热面或者周围的高温环境所传导过来的热量所加热，从而使冷热两端的温差值骤降以致无法形成有效的恒定持续的温差发电效果，且在一定的高温环境中存在热电转换片的物理结构被改变的可能。当然也有采用蓄电池方案，但是工业生产中经常性停机更换蓄电池对于企业生产来说是极大的损失，是一种不可持续发展的方式。

本发明核心在于设计一个实现在类似于工业生产中高温防爆环境下旋转反应釜的数采仪的稳定持续的供电，同时使冷热两端保持恒定的温差且使热电转换片保持正常的物理特性的实验装置，相比工业生产中的蓄电池方案，该方法安全环保并能长期使用且不需要更换蓄电池，为工业生产提供强有力的保证。

本发明解决技术问题所采取的技术方案：

半导体制冷片温差发电实验装置，包括旋转单元、加热单元、热电转换单元、散热单元和输出供电单元；

加热单元为热电转换单元提供热端，散热单元为热电转换单元提供冷端，旋转单元使热电转换单元旋转，热电转换单元给输出供电单元供电；

所述的旋转单元包括：电机、固定在电机转轴上的小齿轮、空心可旋转的钢管、固定在钢管外壁的大齿轮、旋转桶、半导体制冷片、散热片、支撑桶体的支架、延伸钢管、高温隔离箱和稳压电路模块；钢管从两个支架各自延伸到旋转桶的两端但不穿透旋转桶，钢管的圆面直径大于固定铁棒的圆面直径，固定铁棒处于钢管内部，加热桶、固定铁棒和支架固定在一起，三者不随钢管旋转而旋转；旋转体为旋转桶、半导体制冷片和散热片，旋转桶、半导体制冷片、散热片三者以圆环面的方式紧密贴在一起，肋板把钢管与旋转桶、半导体制冷片、散热片三者固定在一起，肋板与加热桶没有任何连接，肋板固定在钢管上，相邻肋板间成120°的夹角，旋转桶两端各有肋板进行固定；电机的转动速率通过在电路中连接一个电位器进行调节；稳压电路模块固定放置在高温隔离箱中，延伸钢管从旋转桶的靠近电机的一端延伸出来，延伸钢管连接高温隔离箱和旋转桶，高温隔离箱与旋转桶固定地连接在一起，高温隔离箱随着旋转桶地旋转而旋转；

加热单元包括：输入电压220V、开关电源、加热桶、加热丝、旋转桶、固定铁棒、延长加热丝；加热桶的固定通过三条肋板连接，相邻肋板之间成120°的夹角，三条肋板均焊接在固定铁棒上，加热桶的两端各有肋板进行固定，并且固定铁棒穿透整个加热桶；固定铁棒将加热桶固定在两个支架上，加热桶为固定不动，加热丝以串并联结合的方式紧贴在加热桶内壁上，两根延长加热丝紧贴固定铁棒从加热桶延伸到开关电源；

热电转换单元包括：半导体制冷片；半导体制冷片处于旋转桶和散热片的中间，三者相互紧贴；通过将半导体制冷片以串联和并联两种方式相结合的形式连接在一起，并紧贴旋转桶外壁贴成一个圆柱面；

散热单元包括：散热片、喷头、水管、水泵、水箱；散热片围绕半导体制冷片紧密地贴成圆柱面，散热片两端边缘凸起形成一个凹形水道，水泵处于水箱的外面，水管把喷头与水泵连接起来，喷头位于散热片上的凹形水道的正上方；