[发明专利]一种带温差发电器的复合结构印刷电路板式LNG气化器芯体

说明书

一种带温差发电器的复合结构印刷电路板式LNG气化器芯体，包括上下交替堆叠布置的平直肋通道及翼型肋通道，平直肋通道自上而下依次包括第一隔板、平直肋板及第一温差发电模块，翼型肋通道自上而下依次包括第二隔板、翼型肋板及第二温差发电模块；平直肋通道为流经丙烷或低沸点有机工质的热流体通道，翼型肋通道为LNG流经的冷流体通道，通过将温差发电器集成于印刷电路板式LNG气化器中，并采用渐缩式纵向涡发生器和丁胞结构分别对丙烷或低沸点有机工质侧平直肋通道和LNG侧翼型肋通道进行传热强化，在确保LNG高效气化的同时，将部分LNG冷能转化为电能，具有结构简单紧凑、传热效率高、节能环保以及适用性强的优点。

技术领域

本发明涉及换热装置技术领域，特别涉及一种带温差发电器的复合结构印刷电路板式LNG气化器芯体。

背景技术

随着海上天然气产业的高速发展，液化天然气(LNG)浮式储存和再气化装置(FSRU，Floating Storage and Regasification Unit)受到日益广泛的关注。传统换热器作为FSRU的关键气化设备在换热效率、重量、体积和抗晃荡性等方面面临诸多挑战。印刷电路板式换热器(PCHE)作为紧凑型微通道换热器，具有体积小、重量轻、换热效率高、安全可靠等优点，且作为LNG气化器时，其换热效率受船体晃荡影响较小，因此在FSRU中具有广阔的应用前景。

LNG在气化过程中会释放大约830～860MJ/ton的冷能，传统气化方式导致这部分冷能直接释放到环境中，造成极大的浪费。基于热电材料Seebeck效应的温差发电技术，能够将热能直接转化为电能，具有结构简单、无运动部件、无噪音、无污染、使用寿命长等优点。用于LNG冷能回收时，不受LNG气化规模、气化量不稳定等因素影响，是目前最具前景的LNG冷能利用方式之一。将热电材料温差发电技术应用于LNG气化过程，能够同步实现LNG的加热气化和LNG冷能的回收利用，具有良好的经济效益。

然而，目前已有的PCHE研究大多以核反应堆、太阳能光热发电等领域为背景，工质多为超临界二氧化碳、氦等，针对FSRU的PCHE通道结构依然有待改进。与此同时，尚未见到可行的针对FSRU的LNG冷能利用方式。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种带温差发电器的复合结构印刷电路板式LNG气化器芯体，通过将温差发电器集成于印刷电路板式LNG气化器中，并采用渐缩式纵向涡发生器、丁胞结构分别对丙烷或其他低沸点有机工质侧平直肋通道和LNG侧翼型肋通道进行传热强化，在确保LNG高效气化的同时，将部分LNG冷能转化为电能，具有结构简单紧凑、传热效率高、节能环保以及适用性强的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带温差发电器的复合结构印刷电路板式LNG气化器芯体，包括上下交替堆叠布置的平直肋通道及翼型肋通道；所述平直肋通道自上而下依次包括第一隔板1、平直肋板2及第一温差发电模块5；所述翼型肋通道自上而下依次包括第二隔板7、翼型肋板8及第二温差发电模块11；平直肋板2顶部两侧设有导流条，两侧导流条之间等间距设有若干条连续平直肋3，相邻的两条连续平直肋3之间等距设置有若干渐缩式纵向涡发生器4；翼型肋板8顶部两侧设有导流条，两侧导流条之间等间距设有若干列非连续翼型肋9，相邻两列的非连续翼型肋9交错布置，非连续翼型肋9尾迹区对称布置有丁胞结构10。

所述第一温差发电模块5包括两侧的密封条6，两侧的密封条6之间设有温差发电器12，温差发电器12顶面及底面覆盖有绝缘陶瓷13。

所述温差发电器12由若干PN结串联构成，PN结包括并列间隔设置的P型电偶臂15及N型电偶臂16，P型电偶臂15及N型电偶臂16顶面及底面分别交错连接有导电铜片14。

所述第一隔板1和第二隔板7结构相同，第一温差发电模块5和第二温差发电模块11结构相同。