本实用新型涉及工程热物理和新能源交叉技术领域，特别是指一种紧凑式温差发电装置。
背景技术：
热电器件在温差的作用下，能够将热能转换为电能(赛贝壳效应)，半导体热电器件具有较高的热电转换效率。传统的温差发电系统中，热电器件直接与热源接触，或者安装在热源的高温壁面上(如管道壁面)。传统的温差发电装置具有如下缺点：
首先，在传统温差发电装置中，热电器件安装在热源附近，如余热烟气管道、高温壁面等，由于安装位置的限制，热电器件的安装数量有限，这限制了温差发电器的功率提升；
其次，传统的温差发电装置仅对热电器件冷端进行强化换热，由于安装位置和安装方法的限制，很难对热电器件热端换热进行强化，并且热端安装壁面的材质，其热扩散系数通常很低，进一步提高了综合热阻，降低了热电转换效率；
再次，传统的温差发电器，由于热电器件分散安装，需要为每个热电器件单独配备冷却器，冷端冷却系统较为复杂。
针对传统温差发电器的缺点，本实用新型提出一种紧凑式温差发电装置，该装置在有限的空间内，通过导流板的隔离、导流作用，可以安装大量的热电器件，且热电器件的热端、冷端换热采用集中、统一的形式，通过对导流板材质的优选、对导流板内微肋的优化，提高热电器件热端和冷端的换热强度，进而提高整个温差发电装置的热电转换的效率。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种紧凑式温差发电装置。
该装置包括紧凑式温差发电模组、热流体加热器、冷流体冷却器、热流体循环泵、冷流体循环泵、冷/热流体管路等，其中紧凑式温差发电模组由前端盖导流板、A-B-C-D串序导流板组合、后端盖导流板依次叠加而成，紧凑式温差发电模组有冷流体和热流体的流通通道，其中冷流体入口通道、冷流体出口通道与冷流体管路、冷流体循环泵、冷流体冷却器构成冷流体循环系统，热流体入口通道、热流体出口通道与热流体管路、热流体循环泵、热流体加热器构成热流体循环系统，紧凑式温差发电模组中冷流体和热流体导流板之间安装有多个热电器件；紧凑式温差发电模组内部流体的流动方向根据需要进行调整，冷流体和热流体的流通通道根据需要进行互换；紧凑式温差发电模组的数量和组合方式根据需要进行配置。
其中：
前端盖导流板为E型导流板；A-B-C-D串序导流板组合依次由前侧上行导流板、前侧下行导流板、后侧下行导流板、后侧上行导流板串联组成，其中前侧上行导流板为A型导流板，前侧下行导流板为B型导流板，后侧下行导流板为C型导流板，后侧上行导流板为D型导流板；后端盖导流板为F型导流板；前端盖导流板、A-B-C-D串序导流板组合的四角均分布有冷流体入口通道、冷流体出口通道、热流体入口通道、热流体出口通道，冷流体入口通道、冷流体出口通道、热流体入口通道、热流体出口通道处设置有密封垫圈，后端盖导流板四角上无流体通道。A型导流板、B型导流板、C型导流板和D型导流板均有正反两面，其中正面为热电侧，反面为流体侧；E型导流板和F型导流板均有正反两面，其中正面为环境侧，反面为流体侧。
A型导流板热电侧上部中间为温差发电器导线引出槽，A型导流板热电侧中部分别有热电器件阵列，相邻两个热电器件之间为热电器件间隙；A型导流板流体侧的冷流体入口通道与冷流体出口通道之间通过导流板流体侧呈内凹形式的窄通道连通，窄通道内部布置微肋。
B型导流板热电侧上部中间为温差发电器导线引出槽，B型导流板热电侧中部分别有热电器件阵列，相邻两个热电器件之间为热电器件间隙；B型导流板流体侧的热流体入口通道与热流体出口通道之间通过导流板流体侧呈内凹形式的窄通道连通，窄通道内部布置微肋。
E型导流板环境侧为完整平面；E型导流板流体侧的热流体入口通道与热流体出口通道之间通过导流板流体侧呈内凹形式的窄通道连通，窄通道内部布置微肋。
F型导流板环境侧为完整平面；F型导流板流体侧的冷流体入口通道与冷流体出口通道之间通过导流板流体侧呈内凹形式的窄通道连通，窄通道内部布置微肋。
A型导流板、B型导流板、C型导流板、D型导流板的热电侧结构均相同；C型导流板流体侧结构与B型导流板流体侧结构镜像对称，D型导流板流体侧结构与A型导流板流体侧结构镜像对称；紧凑式温差发电模组中的E型导流板的流体侧与A型导流板流体侧、A型导流板热电侧与B型导流板热电侧、B型导流板的流体侧与C型导流板流体侧、C型导流板热电侧与D型导流板热电侧、D型导流板的流体侧与F型导流板流体侧分别相邻；A型导流板、B型导流板、C型导流板、D型导流板、E型导流板、F型导流板的材质为不锈钢或高温合金、铸铁、铜、铝等金属材料，在结构强度允许的前提下，优先使用热扩散系数高的金属材料；A型导流板、B型导流板、C型导流板、D型导流板、E型导流板、F型导流板之间有内部和外部两种固定方式：外部固定方式通过在紧凑式温差发电模组外部添加前后端盖紧固框架、紧固框架连接杆进行固定，内部固定方式通过在各个导流板内部加工通孔并在紧凑式温差发电模组两侧使用螺栓固定来实现。
热电器件之间有串联、并联或者串并联三种连接形式，热电器件尺寸根据导流板尺寸进行调整；热电器件间隙内填充纳米孔超级绝热材料等绝热材料；热电器件的类型有热电器件和热电制冷器件两种，通过将热电器件更换为热电制冷器件实现紧凑式热电制冷模组功能。
冷流体管路包括高温侧冷流体管路、低温侧冷流体管路，热流体管路包括高温侧热流体管路、低温侧热流体管路；冷流体出口通道流出的冷流体通过高温侧冷流体管路进入冷流体冷却器，冷流体冷却器流出的冷流体通过低温侧冷流体管路连接至冷流体循环泵并由冷流体循环泵将冷流体传输至冷流体入口通道；热流体出口通道流出的热流体通过低温侧热流体管路连接至热流体循环泵并由热流体循环泵将热流体传输至热流体加热器，热流体加热器流出的热流体通过高温侧热流体管路进入热流体入口通道。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
1.紧凑式温差发电模组中的热电器件配置方式灵活、简单，可根据需要对热电器件进行任意串联、并联，可通过增加或减少导流板组件直接调整热电器件数量；同时热电器件安装位置紧凑且离热源较远，不仅能减少占地面积，还能有效避免热源温度过高对热电器件造成的损坏，进而提高热电器件使用寿命。
2.紧凑式温差发电模组依靠液体进行换热，导流板内设置微肋，提高了对流换热强度，降低了冷端和热端传热的综合热阻，同时冷流体和热流体的平行流动提高了热电器件冷端、热端温差的一致性，从而提升了系统的整体热电性能及能量利用率。
附图说明
图1为本实用新型紧凑式温差发电装置的紧凑式温差发电模组安装示意图；
图2为本实用新型紧凑式温差发电装置的紧凑式温差发电模组内部结构示意图；
图3为本实用新型紧凑式温差发电装置的A型导流板结构示意图，其中，(a)为热电侧结构示意图，(b)为流体侧结构示意图；
图4为本实用新型紧凑式温差发电装置的B型导流板结构示意图，其中，(a)为热电侧结构示意图，(b)为流体侧结构示意图；
图5为本实用新型紧凑式温差发电装置的C型导流板结构示意图，其中，(a)为热电侧结构示意图，(b)为流体侧结构示意图；
图6为本实用新型紧凑式温差发电装置的D型导流板结构示意图，其中，(a)为热电侧结构示意图，(b)为流体侧结构示意图；
图7为本实用新型紧凑式温差发电装置的E型导流板结构示意图，其中，(a)为环境侧结构示意图，(b)为流体侧结构示意图；
图8为本实用新型紧凑式温差发电装置的F型导流板结构示意图，其中，(a)为环境侧结构示意图，(b)为流体侧结构示意图；
图9为本实用新型紧凑式温差发电装置的紧凑式温差发电系统核心部件结构示意图。
其中：
1-前端盖导流板，2-A-B-C-D串序导流板组合，3-温差发电器导线引出槽，4-后端盖导流板，5-冷流体入口通道，6-冷流体出口通道，7-热流体入口通道，8-热流体出口通道，9-前后端盖紧固框架，10-紧固框架连接杆，11-微肋，12-热电器件，13-热电器件间隙，14-热流体循环泵，15-冷流体循环泵，16-热流体加热器，17-冷流体冷却器，18-余热流体通道，19-余热流体，20-紧凑式温差发电模组引出导线，21-高温侧热流体管路，22-低温侧热流体管路，23-低温侧冷流体管路，24-高温侧冷却流体管路。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型针对现有的提供一种紧凑式温差发电装置。
如图1所示，该装置包括紧凑式温差发电模组、热流体加热器16、冷流体冷却器17、热流体循环泵14、冷流体循环泵15、冷/热流体管路等，其中紧凑式温差发电模组由前端盖导流板1、A-B-C-D串序导流板组合2、后端盖导流板4依次叠加而成，紧凑式温差发电模组有冷流体和热流体的流通通道，其中冷流体入口通道5、冷流体出口通道6与冷流体管路、冷流体循环泵15、冷流体冷却器17构成冷流体循环系统，热流体入口通道7、热流体出口通道8与热流体管路、热流体循环泵14、热流体加热器16构成热流体循环系统，紧凑式温差发电模组中冷流体和热流体导流板之间安装有多个热电器件12；紧凑式温差发电模组内部流体的流动方向根据需要进行调整，冷流体和热流体的流通通道根据需要进行互换；紧凑式温差发电模组的数量和组合方式根据需要进行配置。
如图2所示，前端盖导流板1为E型导流板；A-B-C-D串序导流板组合2依次由前侧上行导流板、前侧下行导流板、后侧下行导流板、后侧上行导流板串联组成，其中前侧上行导流板为A型导流板，前侧下行导流板为B型导流板，后侧下行导流板为C型导流板，后侧上行导流板为D型导流板；后端盖导流板4为F型导流板；前端盖导流板1、A-B-C-D串序导流板组合2的四角均分布有冷流体入口通道5、冷流体出口通道6、热流体入口通道7、热流体出口通道8，冷流体入口通道5、冷流体出口通道6、热流体入口通道7、热流体出口通道8处设置有密封垫圈，后端盖导流板4四角上无流体通道。A型导流板、B型导流板、C型导流板和D型导流板均有正反两面，其中正面为热电侧，反面为流体侧；E型导流板和F型导流板均有正反两面，其中正面为环境侧，反面为流体侧。
如图3(a)所示，A型导流板热电侧上部中间为温差发电器导线引出槽3，A型导流板热电侧中部分别有热电器件12阵列，相邻两个热电器件12之间为热电器件间隙13；如图3(b)所示，A型导流板流体侧的冷流体入口通道5与冷流体出口通道6之间通过导流板流体侧呈内凹形式的窄通道连通，窄通道内部布置微肋11。
如图4(a)所示，B型导流板热电侧上部中间为温差发电器导线引出槽3，B型导流板热电侧中部分别有热电器件12阵列，相邻两个热电器件12之间为热电器件间隙13；如图4(b)所示，B型导流板流体侧的热流体入口通道7与热流体出口通道8之间通过导流板流体侧呈内凹形式的窄通道连通，窄通道内部布置微肋11。
如图7(a)所示，E型导流板环境侧为完整平面；如图7(b)所示，E型导流板流体侧的热流体入口通道7与热流体出口通道8之间通过导流板流体侧呈内凹形式的窄通道连通，窄通道内部布置微肋11。
如图8(a)所示，F型导流板环境侧为完整平面；如图8(b)所示，F型导流板流体侧的冷流体入口通道5与冷流体出口通道6之间通过导流板流体侧呈内凹形式的窄通道连通，窄通道内部布置微肋11。
如图3、4、5、6所示，A型导流板、B型导流板、C型导流板、D型导流板的热电侧结构均相同；C型导流板流体侧结构与B型导流板流体侧结构镜像对称，D型导流板流体侧结构与A型导流板流体侧结构镜像对称。
如图2所示，紧凑式温差发电模组中的E型导流板的流体侧与A型导流板流体侧、A型导流板热电侧与B型导流板热电侧、B型导流板的流体侧与C型导流板流体侧、C型导流板热电侧与D型导流板热电侧、D型导流板的流体侧与F型导流板流体侧分别相邻。
在实际设计中，A型导流板、B型导流板、C型导流板、D型导流板、E型导流板、F型导流板的材质为不锈钢或高温合金、铸铁、铜、铝等金属材料，在结构强度允许的前提下，优先使用热扩散系数高的金属材料。
如图1所示，A型导流板、B型导流板、C型导流板、D型导流板、E型导流板、F型导流板之间有内部和外部两种固定方式：外部固定方式通过在紧凑式温差发电模组外部添加前后端盖紧固框架9、紧固框架连接杆10进行固定，内部固定方式通过在各个导流板内部加工通孔并在紧凑式温差发电模组两侧使用螺栓固定来实现。
热电器件12之间有串联、并联或者串并联三种连接形式，热电器件12尺寸根据导流板尺寸进行调整；热电器件间隙13内填充纳米孔超级绝热材料等绝热材料；热电器件12的类型有热电器件和热电制冷器件两种，通过将热电器件更换为热电制冷器件实现紧凑式热电制冷模组功能。
如图9所示，冷流体管路包括高温侧冷流体管路24、低温侧冷流体管路23，热流体管路包括高温侧热流体管路21、低温侧热流体管路22；冷流体出口通道6流出的冷流体通过高温侧冷流体管路24进入冷流体冷却器17，冷流体冷却器17流出的冷流体通过低温侧冷流体管路23连接至冷流体循环泵15并由冷流体循环泵15将冷流体传输至冷流体入口通道5；热流体出口通道8流出的热流体通过低温侧热流体管路22连接至热流体循环泵14并由热流体循环泵14将热流体传输至热流体加热器16，热流体加热器16流出的热流体通过高温侧热流体管路21进入热流体入口通道7。
本实用新型使用单一紧凑式温差发电模组时的实施方式描述如下：
如图1所示，紧凑式温差发电装置仅使用单一紧凑式温差发电模组，紧凑式温差发电模组内流体流动形式为：冷流体由冷流体入口通道5流入，在A型导流板和D型导流板流体侧向上流动，汇聚至冷流体出口通道6然后流出紧凑式温差发电模组；热流体由热流体入口通道7流入，在B型导流板和C型导流板流体侧向上流动，汇聚至热流体出口通道8然后流出紧凑式温差发电模组；热电器件12的冷端和热端分别与冷流体侧和热流体侧导流板接触，在温差的作用下，将热能转换为电能输出，电能最终汇聚到紧凑式温差发电模组引出导线20。上述流体根据需要可反向流动。
在紧凑式温差发电模组外部，热流体经热流体出口通道8，在热流体循环泵14的驱动下，流入热流体加热器16，被余热流体19加热的热流体经高温侧热流体管路21流入热流体入口通道7；冷流体经冷流体出口通道6，在冷流体循环泵15的驱动下，流入冷流体冷却器17，被冷却的冷流体经低温侧冷流体管路23流入冷流体入口通道5。
冷流体和热流体分别在冷流体冷却器17和热流体加热器16的辅助下循环使用，在紧凑式温差发电模组中，热电器件将热量转换为电能输出。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。