[实用新型]一种半导体温差发电装置

说明书

技术领域：

本实用新型涉及热电转换领域，尤其用于对船舶主机烟气余热进行利用的一种半导体温差发电装置。

背景技术：

据统计，现有船舶动力装置燃油热量综合利用率仅有50%左右，剩下50%左右的热量成为废热，大部分以高温烟气等的形式散发到大气中，造成了极大的能源浪费。海洋船舶、尤其是小型海洋船舶，由于其所能携带的燃油较为有限，只有对燃油进行有效利用，才能减少船舶补给、延长船舶最大工作时间和增加航程。

船舶主机作为船舶动力的核心部件，其燃油消耗量相对较高，故其废热排放量也较高，主机排放废热占总燃油热量的30%左右，排烟温度通常在100℃--550℃。如何更加有效的回收利用船舶主机废气的余热，成为高效利用船舶废热的一个重要课题。

半导体温差发电模块能将温度差转换成电势差，对电源进行充电，故其可被应用于船舶主机废热回收。它的工作原理是基于半导体材料的贝塞尔效应：在P/N型半导体中，高温端的空穴（电子）浓度比低温端大，在这种浓度梯度的驱动下，空穴（电子）由于热扩散作用，会从高温端向低温端扩散，从而形成电势差。将P型和N型半导体的热端相连，冷端开路，可在开路处可得到一个电压，将一定数量的PN结串联起来，就可以得到足够高的电压。

半导体温差发电装置，多是在装载热源的热管和装载冷源的冷管之间的接触面上设置半导体温差发电模块，以达到温差发电的目的，然而，由于现有的管多为圆形，故热管和冷管的接触面积有限，不利于半导体温差发电模块热端热量的吸收和冷端热量的释放，热回收效率低。高热空气往往尚未进行有效放热即被排放到大气中，造成极大的能源浪费。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种半导体温差发电装置。它热交换效率高，热能重复利用效果好。

本实用新型所述的一种半导体温差发电装置的技术方案是这样实现的：

一种半导体温差发电装置，它包括供高温流体通过的第一通道和供低温流体通过的第二通道，其特征在于：所述第一通道包括第一主通道以及第一主通道于高温流体行程上分散形成的若干第一子通道，第一子通道通过第二通道内部，第二通道内于第一子通道外壁设有半导体温差发电模块。

本实用新型所述的一种半导体温差发电装置与现有技术相比具有如下优点：

1.通过设置第一子通道，使得在第一主通道与所有第一子通道截面积相同的情况下（其截面形状也相同），所有第一子通道外截面的周长之和大于第一通道外截面周长，增加了第一子通道内高温流体与半导体温差发电模块的接触面积，提高了热交换效率；

2.将第一子通道设置于第二通道内部，且半导体温差发电模块设于第二通道内部，与第一子通道紧密接触，一方面保证第一子通道外壁面上的所有的热量都参与交换，无热量流失，另一方面保证第二通道内的低温流体能够充分与半导体温差发电模块的热量释放端进行热量交换，进一步提高了热交换效率；

3.第一子通道、第二通道分别与半导体温差发电模块接触，不需额外的传热部件对热能进行吸收传递，不仅节省了材料成本，同时也避免了传热部件对热量的进一步散失损耗。

上述所述半导体温差发电模块与第一子通道紧密接触。

上述所述第一子通道内高温流体的流动方向与第二通道内低温流体的流动方向相反。采用逆流换热的方式能够更有效的提高热交换效率。

上述所述第二通道内部于低温流体行程上还设置有若干折流板，折流板上开设有若干供第一子通道穿过的第一通孔。通过设置折流板，可以提高第二通道中低温流体的流速及湍流程度，提高低温流体与半导体温差发电模块的热交换效率。

上述所述的一种半导体温差发电装置包括：

一壳体，壳体两端分别设有一高温流体入口和一高温流体出口；

两隔板，位于壳体内部，各隔板分别分隔壳体一端，两隔板对应处开设有用于埋设第一子通道的第二通孔，第一子通道设置在两隔板相应的第二通孔之间；

一低温流体入口，位于两隔板之间，开口靠近壳体内的一侧的隔板；

一低温流体出口，位于两隔板之间，开口靠近壳体内的另一侧的隔板；

所述高温流体入口和高温流体出口分别与其临近的隔板之间形成第一主通道，高温流体从壳体一端的第一主通道通过第一子通道流至壳体另一端的第一主通道，形成第一通道；低温流体从壳体内一侧隔板的低温流体入口流至壳体内另一侧隔板的低温流体出口，形成第二通道。

上述所述第一子通道的截面外轮廓为圆形。圆形外轮廓的第一子通道能够保证第一子通道内的高温流体与半导体温差发电装置进行均匀的热交换。