CN114110639A - 一种基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，包括发电装置管，发电装置管包括紧贴于烟管道一侧的铜片，铜片的另一侧紧贴半导体制冷片的热面，半导体制冷片的冷面连接有散热板，散热板为多空金属结构，散热板的中部内沿烟管道延伸方向设有冷却水管，冷却水管的两端分别连接进水口和出水口，进水口和出水口分别垂直固定连接于散热板靠近两端部的位置；出水口与进水口之间通过水管依次连接有设置于发电装置管外的热交换器、水箱和水泵；半导体制冷片通过导线与电容器连接，电容器通过双向可控硅开关元件分别与并联设置的燃气热水器用电***和水泵电连接。本发明利用烟管道外壁的高温余热，通过半导体制冷片温差发电，可减少能源的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及烟囱余热回收技术，具体涉及一种基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置。
背景技术
烟囱是一种为锅炉、炉子、燃气热水器的热烟气或烟雾提供通风的结构，其排放的烟气温度都在200℃以上，携带大量的热量。现如今的烟囱余热回收装置大多数是将烟囱中烟气进行冷凝处理，忽略了烟管道本身外壁也具有显著的热量，如果能将这部分热量利用起来，则能够起到较好的环保和能源利用作用。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供用于回收燃气热水器高温烟气余热的基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，包括发电装置管，所述发电装置管包括紧贴于用于排放燃气热水器高温烟气的烟管道一侧的铜片，所述铜片的另一侧紧贴半导体制冷片的热面，所述半导体制冷片的冷面连接有散热板，所述散热板为多空金属结构，所述散热板的中部内沿烟管道延伸方向设有冷却水管，所述冷却水管的两端分别连接进水口和出水口，所述进水口和出水口分别垂直固定连接于所述散热板靠近两端部的位置；
所述出水口与进水口之间通过水管依次连接有设置于所述发电装置管外的热交换器、水箱和水泵；
所述半导体制冷片通过导线与电容器连接，所述电容器通过双向可控硅开关元件分别与并联设置的燃气热水器用电***和水泵电连接。
进一步地，所述烟管道采用波纹管制作。
进一步地，所述铜片与所述烟管道紧贴的一面为与烟管道侧壁匹配的弧形结构。
进一步地，所述散热板与所述冷却水管采用不锈钢材料制作，所述烟管道采用耐温耐蚀材料制作。
进一步地，所述水箱外接入自来水***。
进一步地，所述进水口设置于所述烟管道的出烟口一侧，所述出水口设置于所述烟管道的进烟口一侧。
本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置中，半导体制冷片利用冷面与热面的温差进行发电，并将产生的电能储存到电容器上，通过双向可控硅开关元件转交流电后给外部水泵和燃气热水器用电***供电，水泵将存储在水箱里经过热交换器降温处理后的水抽取出来，通过进水口进入冷却水管，流经半导体制冷片的散热冷端后，从出水口流入到热交换器，热交换器对其中的冷却水进行部分降温，避免水管内的水循环过热的状态，实现热能最大化利用。
由于烟管道表面温度在200℃左右，而半导体制冷片温差范围在100℃以下，因此该设备采用铜片隔热的形式，与铜片相连的一端为受热端，受热端吸收与铜片相连的烟管道外壁的热量，半导体制冷片另一端为散热端(冷端)，通过散热板将热量传递出去。
本发明通过半导体制冷片温差发电为外部燃气热水器用电提供电源，无需增加外部电源，水泵工作用电也可由装置自行提供。该装置还可通过热交换器与散热板实现取暖功能，通过水箱实现水冷作用，增加了烟囱及烟管道外壁热量利用率。
进一步地，烟道管采用波纹管制作可有效增加烟管道的换热面积，提高烟管道外壁换热效率，实现烟气热量的充分、高效回收。
附图说明
图1为本发明实施例所涉及的基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所涉及的发电装置管的截面示意图。
图中：1、烟管道；2、铜片；3、半导体制冷片；4、散热板；5、冷却水管；6、进水口；7、出水口；8、热交换器；9、水箱；10、水泵；11、电容器；12、双向可控硅开关元件；13、燃气热水器用电***；14、进烟口；15、出烟口。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明的具体内容做进一步详细解释说明。
参照图1-2，本实施例提供一种基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，包括发电装置管，发电装置管包括紧贴于用于排放燃气热水器高温烟气的烟管道1一侧的铜片2，铜片2与烟管道1紧贴的一侧设置为与烟管道1侧壁匹配的弧形结构，以使铜片2与烟管道1紧密贴合，方便有效传热；优选的，为增加烟管道1与铜片2的接触面积，提高传热效率，烟管道1采用波纹管制作，此时，铜片2与烟管道1接触的一面设置为与波纹管紧密贴合的带凸棱与凹槽的弧形结构；铜片2的另一侧紧贴半导体制冷片3的热面，半导体制冷片3的冷面连接有散热板4，散热板4为多空金属结构，散热板4的中部内沿烟管道1延伸方向设有冷却水管5，冷却水管5的两端分别连接进水口6和出水口7，进水口6和出水口7分别垂直固定连接于散热板4靠近两端部的位置；其中，进水口6设置于烟管道1的出烟口15一侧，出水口7设置于烟管道1的进烟口14一侧；散热板4与冷却水管5采用不锈钢材料制作，烟管道1采用耐温耐蚀材料制作。
出水口7与进水口6之间通过水管依次连接有设置于发电装置管外的热交换器8、水箱9和水泵10；水箱4外接入自来水***；
半导体制冷片3通过导线与电容器11连接，电容器11通过双向可控硅开关元件12分别与并联设置的燃气热水器用电***13和水泵10电连接。
本实施例中燃气热水器工作时，天然气燃烧形成烟囱内部高温烟气以导热的形式经烟管道1外壁传递给铜片2，铜片2将热量传递给半导体制冷片3的热端，半导体制冷片3的冷端与散热板4相连，一部分热量对冷却水管5中的流水进行加热，被其中的冷却水带走，另一部分热量传递到散热板4上，通过散热板4上的散热孔将热量传到外界。其中，散热板4的散热作用和热交换器8可以实现外界取暖功能。
水泵10将存储在水箱9里经过热交换器8降温处理后的水抽取出来，通过进水口6进入冷却水管5，流经半导体制冷片3的散热冷端后，从出水口7流入到热交换器8，热交换器8对其中的冷却水进行部分降温，避免水管内水循环过热的状态，实现热能最大化利用。
水箱9外接入外部自来水***，水箱缺水后，可通过自来水***向水箱注入常温水，实现水热循环交替过程，可提高半导体制冷片3温差发电功率。
半导体制冷片3利用冷面和热面的温差(可达到100度左右)进行发电，产生的电能通过导线储存到电容器11内，与电容器11相连的双向可控硅开关元件12可将电容器11内存储的直流电转换为交流电，一部分可给水泵10供电，另一部分可用作燃气热水器用电***13的电源。
本发明所提供的基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置在应用于燃气热水器时，第一次启动燃气热水器时需要生活用电供能，在电容器11储存的电能达到一定值的时候，就可以不需要外部电源。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，其特征在于，包括发电装置管，所述发电装置管包括紧贴于用于排放燃气热水器高温烟气的烟管道(1)一侧的铜片(2)，所述铜片(2)的另一侧紧贴半导体制冷片(3)的热面，所述半导体制冷片(3)的冷面连接有散热板(4)，所述散热板(4)为多空金属结构，所述散热板(4)的中部内沿烟管道(1)延伸方向设有冷却水管(5)，所述冷却水管(5)的两端分别连接进水口(6)和出水口(7)，所述进水口(6)和出水口(7)分别垂直固定连接于所述散热板(4)靠近两端部的位置；
所述出水口(7)与进水口(6)之间通过水管依次连接有设置于所述发电装置管外的热交换器(8)、水箱(9)和水泵(10)；
所述半导体制冷片(3)通过导线与电容器(11)连接，所述电容器(11)通过双向可控硅开关元件(12)分别与并联设置的燃气热水器用电***(13)和水泵(10)电连接。
2.如权利要求1所述的基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，其特征在于，所述烟管道(1)采用波纹管制作。
3.如权利要求1所述的基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，其特征在于，所述铜片(2)与所述烟管道(1)紧贴的一面为与烟管道(1)侧壁匹配的弧形结构。
4.如权利要求1所述的基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，其特征在于，所述散热板(4)与所述冷却水管(5)采用不锈钢材料制作，所述烟管道(1)采用耐温耐蚀材料制作。
5.如权利要求1所述的基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，其特征在于，所述水箱(4)外接入自来水***。
6.如权利要求1-5任一项所述的基于帕尔帖效应的烟囱余热回收装置，其特征在于，所述进水口(6)设置于所述烟管道(1)的出烟口(15)一侧，所述出水口(7)设置于所述烟管道(1)的进烟口(14)一侧。
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