本发明专利技术涉及一种板翅式热发电换热器，包括冷通道换热板、冷通道翅片、热通道换热板、热通道翅片、铜片和电源电极。同一层上的冷通道翅片和热通道翅片均为纵向连续翅片，交错采用P型和N型热电材料制备，相邻翅片端部通过铜片串联，两侧翅片通过该层换热板上的电源电极联接负载电路，各层换热板上的电源电极采用串联或并联联接。换热器冷通道换热板和热通道换热板均采用金属材料或者陶瓷材料制备，冷通道翅片和热通道翅片可以采用一种或者多种热电材料制造。冷流体与热流体采用交替逆流换热布置。本发明专利技术可应用于余热回收和余热发电，可提高热电发电器件的发电温差，具备很高的换热和发电综合性能。

　　The invention relates to a plate fin type thermal power generation heat exchanger, which comprises a cold channel heat exchange plate, a cold channel fin, a heat passage heat exchange plate, a heat channel fin, a copper sheet and a power supply electrode. With a layer of cold and hot channel fin fin channels are longitudinally staggered fin, by preparation of P type and N type thermoelectric materials, adjacent fins end through the copper series, both sides of the fins through the power supply electrode layer for hot plate connected load circuit, power source electrode of each layer heat transfer board the series or parallel connection. The heat exchange plate and the heat passage heat exchange plate of the heat exchanger are made of metal material or ceramic material. Alternating current and heat transfer arrangement of cold fluid and hot fluid. The invention can be used for waste heat recovery and waste heat power generation, and can improve the generation temperature difference of the thermoelectric power generation device.

　　【技术实现步骤摘要】

　　本专利技术涉及一种基于热电材料的余热回收和余热发电装置，特别涉及一种在能源、化工、冶金和汽车等领域中使用的板翅式热发电换热器。

　　技术介绍

　　热电材料与换热器结合使用的余热回收和发电装置是在能源、化工、冶金和汽车等领域具有广泛应用前景的一种低成本余热回收节能设备，但是其低效的热电转换效率限制该装置的大范围推广。传统的热电材料发电装置往往将商业热电发电器件放置于高温换热器和低温换热器夹层中，这种结构存在一些缺陷。一方面，热电材料的导热系数很小，同时还有接触热阻的影响，这会导致热电材料发电装置的换热效率不高，跟无热电发电器件的换热器的换热效率差距较大；另一方面，随着高、低温换热器两侧温差的减小，热电发电器件两端的温差随之减小，导致发电效率大幅度降低。国内外有不少学者提出新型热电发电换热装置，如东京工业大学Tada等人提出一种新型的多孔热电结构，采用高温对流换热以取代热传导维持温差的发电方式，但该方案也存在一些问题：①多孔结构的强制对流传热会产生较大的流动阻力，维持流动所消耗的泵功抵消了大部分系统发电量；②多孔热电材料的可加工性较差，比传统长方体、棒状等简单结构热电材料的制造成本高很多。

　　技术实现思路

　　为了克服上述不足之处，本专利技术的目的是提出一种板翅式热发电换热器，该换热器的翅片采用热电材料制备，且采用纵向连续翅片结构，依靠强制对流维持热电翅片温差，这种方式能显著提高热电发电温差，还充分利用了纵向导热，将大大提高能量利用效率。冷、热流体采用交替逆流换热布置，热电翅片比面积大，具有紧凑度高的优势，该新型换热器具备了很高的换热和发电综合性能。本专利技术的技术方案是这样实现的：冷通道翅片和热通道翅片均采用热电材料制造，相邻冷通道翅片和相邻热通道翅片的两端通过铜片串联联接，冷通道换热板和热通道换热板上连接电源电极，电源电极与换热板内翅片联接。冷通道换热板和热通道换热板间的电源电极采用串联或并联方法驱动负载电路。同一层上的冷通道翅片和热通道翅片交错采用P型和N型热电材料制备，单个翅片是一种或多种热电材料制造。冷通道翅片和热通道翅片采用纵向连续平直翅片、纵向连续人字形翅片或者纵向连续S型翅片。冷通道换热板和热通道换热板均采用金属材料或者陶瓷材料制备。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术能够克服传统热电材料发电装置的换热效率低的问题，可应用于能源、化工、冶金和汽车等领域；2、本专利技术可以显著提高热电材料发电温差及发电效率；3、本专利技术可以提高换热装置的紧凑性，降低流动阻力损耗；4、本专利技术可以降低热电材料发电换热装置的制造成本。本专利技术对多孔型热电结构进行了改进，结合紧凑型高温印刷电路板换热器，将热电材料设计成高温通道翅片和低温通道翅片，采用对流换热提高发电温差和发电效率，同时这种结构可增加换热面积，提高换热器的换热效率，并降低了流动阻力。附图说明图1为本专利技术板翅式热发电换热器的结构示意图。图2为本专利技术中纵向连续平直翅片板翅式热发电换热器的换热板结构示意图。图3为本专利技术中纵向连续人字形翅片板翅式热发电换热器的换热板结构示意图。图4为本专利技术纵向连续S型翅片板翅式热发电换热器的换热板结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的内容作进一步详细说明。本专利技术所采用的技术方案包括矩形通道换热器、热电发电翅片、电源电极等。当高温流体、低温流体分别从热通道换热板、冷通道换热板经过对流换热，冷、热流体进出口存在一定的换热温差。流体通道内翅片采用p型或n型热电材料制备，该种材料具有塞贝克效应，即热能从材料高温侧向低温侧传导时，即可将部分热能转化为电能。本专利技术所采用的翅片结构热电单元，既能对流体起一定的强化换热作用，增加换热温差，又能产生热电电压，进而将低品位余热能转化为电能，是具备发电功能的强化换热元件。参照图1所示，一种板翅式热发电换热器包括：冷通道换热板5、冷通道翅片1、热通道换热板6、热通道翅片2、铜片3和电源电极4。冷通道翅片1、热通道翅片2，均采用热电材料制备，既作为强化换热单元，改善换热器流动传热性能同时，也作为发电单元，翅片与换热板相接触的上下两表面覆盖电绝缘涂料，防止漏电。板翅式热发电换热器的冷通道换热板5和热通道换热板6采用上下交叠方法焊接，低温流体和高温流体采用交替逆流换热布置方式，分别从热发电换热器通道的两侧入口流入，其中热流体沿程温度逐渐下降，冷流体沿程温度逐渐上升，在流体通道进出口处始终存在一定的换热温差。该换热器翅片采用热电材料制备，是基于塞贝克效应，具有温差发电的能力，当换热器通道进出口存在对流温差即可产生电能。通道相邻翅片之间，采用铜片3作为串联电路联接材料，联接相邻的p、n两种热电材料的翅片，平铺在翅片两头的底面，使换热器内部构成闭合回路，铜片3与换热板相接触部分覆盖电绝缘涂料。冷通道换热板5、热通道换热板6安装电源电极4，采用铜或铝等金属材料制备，从换热板内侧翅片穿出换热板壁联接外部负载电路，与换热板相接触部分采用电绝缘处理。多层通道板间电源电极4可采用串联或并联方法驱动负载电路正常工作。电源电极4与外部负载电路之间安装功率调节装置，满足不同流体工况下电路稳压稳流需求。参照图2所示，板翅式热发电换热器的热通道换热板6上的纵向连续平直翅片2，交错采用P型和N型热电材料制备，是基于塞贝克效应，具有温差发电的能力，当换热器通道进出口存在对流温差即可产生电能。通道相邻翅片之间，采用铜片3作为串联电路联接材料，联接相邻的p、n两种热电材料的翅片，平铺在翅片两头的底面，使换热器内部构成闭合回路，铜片3与换热板相接触部分覆盖电绝缘涂料。热通道换热板6两侧安装电源电极4，采用铜或铝等金属材料制备，从换热板内侧翅片穿出换热板壁联接外部负载电路，与换热板相接触部分采用电绝缘处理。参照图3所示，板翅式热发电换热器的热通道换热板6上的纵向连续人字形翅片2，交错采用P型和N型热电材料制备，是基于塞贝克效应，具有温差发电的能力，当换热器通道进出口存在对流温差即可产生电能。通道相邻翅片之间，采用铜片3作为串联电路联接材料，联接相邻的p、n两种热电材料的翅片，平铺在翅片两头的底面，使换热器内部构成闭合回路，铜片3与换热板相接触部分覆盖电绝缘涂料。热通道换热板6两侧安装电源电极4，采用铜或铝等金属材料制备，从换热板内侧翅片穿出换热板壁联接外部负载电路，与换热板相接触部分采用电绝缘处理。参照图4所示，板翅式热发电换热器的热通道换热板6上的纵向连续S型翅片2，交错采用P型和N型热电材料制备，是基于塞贝克效应，具有温差发电的能力，当换热器通道进出口存在对流温差即可产生电能。通道相邻翅片之间，采用铜片3作为串联电路联接材料，联接相邻的p、n两种热电材料的翅片，平铺在翅片两头的底面，使换热器内部构成闭合回路，铜片3与换热板相接触部分覆盖电绝缘涂料。热通道换热板6两侧安装电源电极4，采用铜或铝等金属材料制备，从换热板内侧翅片穿出换热板壁联接外部负载电路，与换热板相接触部分采用电绝缘处理。本专利技术所列举的实施例，只是用于帮助理解本专利技术，不应理解为对本专利技术保护范围的限定，对于本

　　的普通技术人员而言，还可以对本专利技术进行改进和修饰或者采用类似的结构进行替代，在不脱离本专利技术思想精神或者超越所附权利要求书定义的范围下，这些改进、修饰和替代等也落入本专利技术权利要求保护的范本文档来自技高网.

　　【技术保护点】

　　一种板翅式热发电换热器，包括冷通道换热板(5)、冷通道翅片(1)、热通道换热板(6)、热通道翅片(2)、铜片(3)和电源电极(4)，其特征在于，冷通道翅片(1)和热通道翅片(2)均采用热电材料制造，相邻冷通道翅片(1)和相邻热通道翅片(2)的两端通过铜片(3)串联联接，冷通道换热板(5)和热通道换热板(6)上连接电源电极(4)，电源电极(4)与换热板内翅片联接。

　　【技术特征摘要】

　　1.一种板翅式热发电换热器，包括冷通道换热板(5)、冷通道翅片(1)、热通道换热板(6)、热通道翅片(2)、铜片(3)和电源电极(4)，其特征在于，冷通道翅片(1)和热通道翅片(2)均采用热电材料制造，相邻冷通道翅片(1)和相邻热通道翅片(2)的两端通过铜片(3)串联联接，冷通道换热板(5)和热通道换热板(6)上连接电源电极(4)，电源电极(4)与换热板内翅片联接。2.根据权利要求1所述的板翅式热发电换热器，其特征在于，冷通道换热板(5)和热通道换热板(6)间的电源电极(4.

　　【专利技术属性】

　　技术研发人员：马挺，屈佐明，芦星，王秋旺，

　　申请(专利权)人：西安交通大学，

　　类型：发明

　　国别省市：陕西;61

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