一种发电模块及温差发电换热器的制作方法

本发明涉及温差发电领域，具体涉及一种发电模块及温差发电换热器。

背景技术：

1、传统温差发电换热器，多应用于低温余热回收领域。通常把单层温差发电片贴在圆形热源管道外部，再将冷源通道设置在发电片外层，整个温差发电换热器集成度、结构紧凑性不足。

2、基于层叠式温差换热器的余热利用发电装置(专利申请号为201810993246.1)提出了多片平行设置发电片，在相邻发电片之间设置凹腔作为冷源和热源，最终形成具有多层发电片叠集成布置的长方体板式换热器结构，该换热器采用凸台式分隔沿17和渗漏凹腔18结构，机械压紧形成冷热通道之间的密封。在高温高压环境中，该温差换热器存在流体泄漏风险。此外，该结构主要将冷热通道密封，而未考虑发电片密封，如应用于池式环境或其它严苛环境条件，发电片存在接触其它介质发生失效的风险。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是如何使发电片应用于池式环境或其它严苛环境条件。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种发电模块，发电模块包括多个发电片和换热板壳，所述换热板壳内具有密封的发电内腔，多个所述发电片位于所述发电内腔内。

3、本发明的有益效果是：换热板壳将多个发电片完全密封在发电内腔内，发电模块可以用于流体完全浸没环境，也就是说，发电模块可以用于池式环境或其它严苛环境条件。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

5、进一步，所述换热板壳包括两个一侧具有凹槽的换热板片，两个所述换热板片的具有所述凹槽的一侧相对设置并焊接，两个所述凹槽形成所述发电内腔。

6、采用上述进一步方案的有益效果是：两个所述换热板片焊接，相比于机械压紧式连接，焊接连接可承受高温高压，密封性好，发电模块应用领域广。

7、进一步，所述发电模块还包括气体压力传感器，所述发电内腔内填充有检测气体或抽真空，所述气体压力传感器用于检测所述发电内腔内的气压。

8、采用上述进一步方案的有益效果是：通过气体压力传感器检测气体压力变化，实现发电模块在线破口检测，无需停运后检查。

9、进一步，所述发电模块还包括两个石墨垫层，多个所述发电片位于两个所述石墨垫层之间，且所述换热板壳、所述石墨垫层和所述发电片依次抵接。

10、采用上述进一步方案的有益效果是：石墨垫层使发电片与换热板壳紧密接触，减小固体壁面接触热阻，提高发电片两侧的温差和发电效率。此外，石墨垫层作为柔性结构，发电片和换热板壳之间位置可以相对滑移，避免高温运行使发电片和换热板壳热膨胀程度不一致，产生高热应力损坏发电片。发电模块可适用于高温工况。

11、进一步，所述换热板壳的外表面具有多个向外凸起的凸块，所述凸块为圆柱形、棱柱形、人字形或球形。

12、采用上述进一步方案的有益效果是：凸块为换热板壳安装时提供支撑。换热板壳应用于流体完全浸没环境时，凸块还可强化对流体的扰动，增强换热效果。

13、本发明还提供一种温差发电换热器，包括第一流体流道、第二流体流道和所述的发电模块，所述发电模块与所述第一流体流道和/或所述第二流体流道接触。

14、有益效果是：使用时，第一流体流道内通入第一流体，第二流体流道内通入第二流体，第一流体和第二流体温度不同。发电模块与第一流体流道和/或第二流体流道接触，发电模块的两侧具有不同的温度，发电模块中的发电片因温差而产生电流，从而发电。

15、进一步，所述发电模块为多个，多个所述发电模块间隔并排设置，相邻两个所述发电模块之间为所述第一流体流道或所述第二流体流道。

16、采用上述进一步方案的有益效果是：发电模块设为多个，发电效率增加。

17、进一步，还包括折流板，所述折流板位于相邻两个所述发电模块之间，所述折流板内具有所述第一流体通道，所述发电模块与所述折流板侧壁固定连接。

18、采用上述进一步方案的有益效果是：折流板可应用于高温高压环境，避免其内部的流体介质泄漏。

19、进一步，温差发电换热器还包括外壳、上密封板和下密封板，所述上密封板和所述下密封板上下间隔设置并固定于所述外壳内，且所述发电模块的上下两端分别与所述上密封板和所述下密封板固定连接，所述上密封板上方的所述外壳具有第二流体进口，所述上密封板具有上板流体通孔，所述下密封板具有与所述上板流体通孔上下对应的下板流体通孔，相邻的两个所述发电模块位于所述上板流体通孔和对应下板流体通孔之间的两侧，所述上板流体通孔和所述下板流体通孔之间的区域形成所述第二流体通道，且所述发电模块的宽度小于所述折流板的宽度，所述下密封板下侧的所述外壳具有第二流体出口。

20、采用上述进一步方案的有益效果是：温差发电换热器结构紧凑，集成度高。两个发电模块设置在所述上板流体通孔两侧，自然形成第二流体流道的侧壁，结构简单，热量传导至发电模块的速度快。同时，因为发电模块的宽度小于折流板的宽度，第二流体可与折流板接触，实现第一流体与第二流体换热。

21、进一步，所述第一流体通道为多个弯折段依次连通的s形结构，所述第一流体通道的下端具有第一流体进口，所述第一流体通道的上端具有第一流体出口。

22、采用上述进一步方案的有益效果是：第一流体通道具有多个弯折段，可在有限的空间内延长第一流体通道的长度，增强换热效果。当第二流体由上向下流动时，第一流体从下向上流动，两者逆向流动，增强换热效果。且在发电模块的上下两端也形成温差，增强发电效率。

技术特征：

1.一种发电模块，其特征在于，发电模块(7)包括多个发电片(73)和换热板壳(71)，所述换热板壳(71)内具有密封的发电内腔，多个所述发电片(73)位于所述发电内腔内。

2.根据权利要求1所述的一种发电模块，其特征在于，所述换热板壳(71)包括两个一侧具有凹槽的换热板片，两个所述换热板片的具有所述凹槽的一侧相对设置并焊接，两个所述凹槽形成所述发电内腔。

3.根据权利要求1所述的一种发电模块，其特征在于，所述发电模块(7)还包括气体压力传感器，所述发电内腔内填充有检测气体或抽真空，所述气体压力传感器用于检测所述发电内腔内的气压。

4.根据权利要求1所述的一种发电模块，其特征在于，所述发电模块(7)还包括两个石墨垫层(72)，多个所述发电片(73)位于两个所述石墨垫层(72)之间，且所述换热板壳(71)、所述石墨垫层(72)和所述发电片(73)依次抵接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种发电模块，其特征在于，所述换热板壳(71)的外表面具有多个向外凸起的凸块，所述凸块为圆柱形、棱柱形、人字形或球形。

6.一种温差发电换热器，其特征在于，包括第一流体流道、第二流体流道和权利要求1-5任一项所述的发电模块，所述发电模块(7)与所述第一流体流道和/或所述第二流体流道接触。

7.根据权利要求6所述的一种温差发电换热器，其特征在于，所述发电模块(7)为多个，多个所述发电模块(7)间隔并排设置，相邻两个所述发电模块(7)之间为所述第一流体流道或所述第二流体流道。

8.根据权利要求7所述的一种温差发电换热器，其特征在于，还包括折流板(8)，所述折流板(8)位于相邻两个所述发电模块(7)之间，所述折流板(8)内具有所述第一流体通道，所述发电模块(7)与所述折流板(8)侧壁固定连接。

9.根据权利要求8所述的一种温差发电换热器，其特征在于，温差发电换热器还包括外壳(3)、上密封板(5)和下密封板(9)，所述上密封板(5)和所述下密封板(9)上下间隔设置并固定于所述外壳(3)内，且所述发电模块(7)的上下两端分别与所述上密封板(5)和所述下密封板(9)固定连接，所述上密封板(5)上方的所述外壳(3)具有第二流体进口(4)，所述上密封板(5)具有上板流体通孔，所述下密封板(9)具有与所述上板流体通孔上下对应的下板流体通孔，相邻的两个所述发电模块(7)位于所述上板流体通孔和对应下板流体通孔之间的两侧，所述上板流体通孔和所述下板流体通孔之间的区域形成所述第二流体通道，且所述发电模块(7)的宽度小于所述折流板(8)的宽度，所述下密封板(9)下侧的所述外壳(3)具有第二流体出口(10)。

10.根据权利要求8所述的一种温差发电换热器，其特征在于，所述第一流体通道为多个弯折段依次连通的s形结构，所述第一流体通道的下端具有第一流体进口(2)，所述第一流体通道的上端具有第一流体出口(1)。

技术总结
本发明涉及一种发电模块及温差发电换热器，涉及温差发电领域，发电模块包括多个发电片和换热板壳，换热板壳内具有密封的发电内腔，多个发电片位于发电内腔内。温差发电换热器包括第一流体流道、第二流体流道和的发电模块，发电模块与第一流体流道和/或第二流体流道接触。本发明的有益效果是：换热板壳将多个发电片完全密封在发电内腔内，发电模块可以用于流体完全浸没环境，也就是说，发电模块可以用于池式环境或其它严苛环境条件。发电模块与第一流体流道和/或第二流体流道接触，发电模块的两侧具有不同的温度，发电模块中的发电片因温差而产生电流，从而发电。

技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：国科中子能（青岛）研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13