燃气热水器烟气温差发电烟管装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种燃气热水器烟气温差发电烟管装置，它包括内部强化换热烟管、圆筒状温差发电片、圆筒状冷水散热器、水箱强化换热肋片以及烟管强化换热肋片。本实用新型与热水器排气管相结合，既可以用于新产品，也可以用于改造目前已有燃气热水器。本实用新型提供的燃气热水器温差发电烟管一方面能够对烟气中的热能进行回收用于加热进水，另一方面能够利用烟气与进水的温差进行发电，不仅提高了燃气热水器的热效率，而且节约了运行成本。
【专利说明】
燃气热水器烟气温差发电烟管装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及燃气烟气余热回收利用相结合的温差发电领域，具体是一种燃气热水器烟气温差发电烟管装置。
【背景技术】
[0002]随着能源问题和环境问题的日益严重，如何在确保环境友好的前提下最大限度的提高能源的利用效率己成为世界各国普遍关注的问题。现有能源体系中，近70%的能量是以余热或废热的形式散发到大气中，造成严重的能源浪费，如果能将这部分能量利用起来，那么将具有非常大的节能空间。据统计，全国燃气热水器的使用量已超过7000万台，行业年产量已达到2000万台以上。并且近年来随着房地产大力发展，燃气壁挂炉的使用量也越来越大。热水器、采暖炉是直接利用燃气燃烧释放的热量，通过换热器将冷水加热到所需温度的装置，根据产品类型的不同，其排烟温度波动较大，实际运行中，非冷凝产品排烟温度大约在120 °C?180 °C，冷凝产品排烟温度大约在50?100 V。即使热效率较高的冷凝产品，排烟损失也在15%以上，大量的热量随尾气排放到大气中，造成热量的巨大浪费。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种燃气热水器烟气温差发电烟管装置，该烟气温差发电烟管与热水器排气管相结合，既可以用于新产品，也可以用于改造目前已有燃气热水器。本实用新型一方面能够对烟气中的热能进行回收用于加热进水，另一方面能够利用烟气与进水的温差进行发电，不仅提高燃气热水器的热效率，而且节约了运行成本。此外，本实用新型通过合理设计尽可能利用烟气的冷凝潜热，提高烟气余热利用率。
[0004]本实用新型提供的燃气热水器烟气温差发电烟管装置包括内部强化换热烟管、圆筒状温差发电片、圆筒状冷水散热器、水箱强化换热肋片以及烟管强化换热纵向肋片。圆筒状温差发电片的外侧为温差发电片的冷端，内侧为温差发电片的热端，在外侧加装圆筒状冷水散热器，冷水散热器是一个密闭的圆筒状箱体，圆筒状冷水散热器两端分别设置冷水的进口和出口，并且在散热器内沿烟管方向加装水箱强化换热肋片以达到强化换热的目的。在圆筒状温差发电片内侧加装内部强化换热烟管，内部强化换热烟管内装有烟管强化换热纵向肋片以强化换热。
[0005]本实用新型提供的燃气热水器烟气温差发电烟管装置将内部强化换热烟管、圆筒状温差发电片、圆筒状冷水散热器分别做成有较小角度的锥形(角度3-5度)，在圆筒状温差发电片的内外侧接触面涂抹导热硅脂，然后依次套装而成，导热硅脂能够确保温差发电片能够分别与换热烟管、圆筒状水冷散热器紧密接触。为方便规模化生产，本装置可以做成模块化单体，实际应用中，根据烟气温度以及发电量的需求选择相应数量的模块化温差发电烟管组装使用。此外，温差发电烟管的内部强化烟管的尺寸与接口参照传统烟管制作，方便本装置替换传统烟管。
[0006]本实用新型能够有效利用热气热水器烟气的余热资源，不仅能够预热设备进水，而且能够发出可观的电量，既节约了能源，提高了热气热水器整体的热效率，又创造了部分经济价值(电能可用来供应外部设备或者储备)。本实用新型不仅能够用于新产品(在制备燃气热水器发电装置上的应用)，也能改造既有燃气热水器，且安装简单，只需要将原烟管替换掉即可。本实用新型烟管通过薄肋片加强烟气换热，由于肋片厚度很薄，对排烟阻力影响不大，但通过加强烟气侧以及水侧的换热能力，使温差发电片尽可能有较大的温差，发出较大的电量，并且通过强化传热过程，尽可能的利用烟气的冷凝热量。
【附图说明】
[0007]图1为本实用新型提供的热气热水器烟气温差发电烟管的剖面图。
[0008]图2为本实用新型提供的热气热水器烟气温差发电烟管的原理简图。
[0009]图3为本实用新型提供的燃气热水器烟气温差发电烟管装置模块组装简图。
[0010]图4为本实用新型提供的燃气热水器烟气温差发电烟管装置的环形卡箍结构简图。
[0011 ]图5为本实用新型提供的热气热水器烟气温差发电烟管的运行简图。
【具体实施方式】
[0012]本实用新型参照附图进行详细说明。本实用新型中使用的设备和零件在没有特别说明的情况下均为市售产品。
[0013]如图1所示，本装置包括内部强化换热烟管1、圆筒状温差发电片2、圆筒状冷水散热器3、水箱强化换热肋片4以及烟管强化换热肋片5。圆筒状温差发电片2的外侧为温差发电片的冷端，内侧为温差发电片的热端，在外侧加装圆筒状冷水散热器3，冷水散热器3是一个密闭的圆筒状箱体，冷水散器两端分别设置冷水的进出口，并且在散热器内沿烟管方向加装肋片4以达到强化换热的目的。在圆筒状温差发电片2内侧加装强化换热烟管I，烟管内装有纵向肋片5以强化换热。
[0014]如图2所示，然气热水器的烟气通过内层强化烟管I排出，烟气的热量依此通过烟管I进入圆筒状温差发电片2，在圆筒状温差发电片2中，一部分热量转化成电能，剩余的热量被圆筒状冷水散热器3中的冷水吸收，冷却水与烟气逆流换热。由于烟气烟管I内加装了薄肋片5强化了烟气换热，使温差发电片2的热端温度得到提高，冷却水箱3中加装肋片4强化了冷端的换热，降低了温差发电片2冷端的温度，由于温差发电器的电量与冷热端温差成正比，因此温差发电器的发电量得到尽可能的提高。
[0015]为方便规模化生产，可以将温差发电烟管做成模块化单元，如图3所示，温差发电烟管模块是将内部强化换热烟管1、圆筒状温差发电片2、圆筒状冷水散热器3分别做成有较小角度的锥形(角度3-5度)，并在圆筒状温差发电片2的内外侧接触面涂抹导热硅脂，然后依次套装，使各部件紧密接触，形成温差发电模块。相邻两个温差发电模块的内部烟管I利用环形卡箍7连接，冷水散热器3利用胶管6连接。图3所示的是三个发电模块连接使用的情形，实际应用中，可根据烟气温度以及发电量的需要选择任意数量的模块组装使用。如图4所示，卡箍7利用螺栓8进行紧固，以达到密封烟管I的目的。
[0016]如图5所示，实际应用中，热气热水器31的进水管33与温差发电烟管32的进水管34通过三通连接，温差发电烟管32的出水管35连接到燃气热水管31的进水管33，实际运行中，燃气热水器31的进水通过进水管34首先进入温差发电烟管32中，设备进水在温差发电烟管32中，一方面可以冷却烟气，提升设备进水的温度，另一方面设备进水与高温烟气存在温度差，可以使得圆筒壮温差发电片2发出可观的电量，这样燃气热水器整体的热效率将会提高很多，烟气余热利用率提高。
[0017]烟气中冷凝热量占所有热量的12%，实际应用中，应尽可能利用烟气的冷凝潜热，由于烟气发生冷凝时，其换热系数要比单纯对流换热大得多，此时圆筒状温差发电片2的热端温度也相对提升;并且烟气冷凝时，定压比热容要比非冷凝时大得多，单位长度温差发电烟管32的发电量也得到提高，综上所述，在实际应用中，应尽可能的利用烟气中的冷凝潜热。可根据实际情况，通过适当延长温差发电管以利用烟气冷凝潜热。
【主权项】
1.一种燃气热水器烟气温差发电烟管装置，其特征在于它包括内部强化换热烟管(I)、圆筒状温差发电片(2)、圆筒状冷水散热器(3)、水箱强化换热肋片(4)以及烟管强化换热纵向肋片(5);圆筒状温差发电片(2)的外侧为温差发电片的冷端，内侧为温差发电片的热端，在圆筒状温差发电片(2)的外侧安装圆筒状冷水散热器(3)，在圆筒状温差发电片(2)内侧安装内部强化换热烟管(I)，内部强化换热烟管(I)内装有烟管强化换热纵向肋片(5);圆筒状冷水散热器(3)两端分别设置冷水的进口和出口，并且在圆筒状冷水散热器(3)内沿烟管方向安装水箱强化换热肋片(4)。2.根据权利要求1所述的燃气热水器烟气温差发电烟管装置，其特征在于该燃气热水器温差发电烟管是将温差发电模块各个部件分别单独制造，依次套装形成模块:将内部强化换热烟管(1)、圆筒状温差发电片(2)、圆筒状冷水散热器(3)分别做成有较小角度的锥形，角度3-5度，并在圆筒状温差发电片(2)的内外侧接触面涂抹导热硅脂，使各部件紧密接触，然后依次套装，形成温差发电模块。3.根据权利要求1所述的燃气热水器烟气温差发电烟管装置，其特征在于相邻两个温差发电模块的内部强化换热烟管(I)利用环形卡箍(7)连接，圆筒状冷水散热器(3)利用胶管(6)连接;卡箍(7)利用螺栓(8)进行紧固，密封内部烟管(I)。4.根据权利要求1所述的燃气热水器烟气温差发电烟管装置，其特征在于所述的内部强化换热烟管(I)的内径尺寸、接口与传统烟管相同，以方便替换传统烟管。5.权利要求1-4任一所述的燃气热水器烟气温差发电烟管装置所制备的燃气热水器发电装置。
【文档编号】H02N11/00GK205424966SQ201620116591
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】葛明慧, 严健儒, 刘联胜, 张富贵, 李宁
【申请人】河北工业大学