RU2697406C1 - Air heating device - Google Patents

Air heating device Download PDF

Info

Publication number
RU2697406C1
RU2697406C1 RU2018134634A RU2018134634A RU2697406C1 RU 2697406 C1 RU2697406 C1 RU 2697406C1 RU 2018134634 A RU2018134634 A RU 2018134634A RU 2018134634 A RU2018134634 A RU 2018134634A RU 2697406 C1 RU2697406 C1 RU 2697406C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
housing
thermoelectric
radiator
heat sink
Prior art date
Application number
RU2018134634A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Вениаминович Нечаев
Original Assignee
Сергей Вениаминович Нечаев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сергей Вениаминович Нечаев filed Critical Сергей Вениаминович Нечаев
Priority to RU2018134634A priority Critical patent/RU2697406C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697406C1 publication Critical patent/RU2697406C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/08Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes
    • F24H3/087Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by tubes using fluid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H3/00Air heaters
    • F24H3/02Air heaters with forced circulation
    • F24H3/06Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators
    • F24H3/10Air heaters with forced circulation the air being kept separate from the heating medium, e.g. using forced circulation of air over radiators by plates

Abstract

FIELD: home appliances.
SUBSTANCE: invention relates to household appliances and is intended for air heating in a room. Disclosed is an air heating device comprising a housing of an axisymmetric shape, inside which there are heat exchange tubes, a fan with an electric motor, fixed on the input end, wherein the electric motor is connected to the electric power source by electric wires, and as electric power source there used is thermoelectric generator containing thermoelectric elements clamped between heat-supplying and heat-removing radiators. Heat-conducting radiator is T-shaped, the thermoelectric elements are fixed under the casing, which in turn is fixed on casing 1, and clamped between the heat-supplying and heat-removing radiators. Heat-removing radiator is made in the form of a plate ribbed on one side, and the ratio of the heat sink radiator surface area S1 to area of thermoelectric element in plan S0 can be performed in the following range: S1/S0=2–8, where S0 is area of thermoelectric element in plan S0, S1 is heat sink radiator working surface area S1. Seebeck elements can be used as thermoelectric elements. Housing can be made in cylindrical shape in cross section. Housing can be rectangular in cross section. Housing and heat exchange tubes can be made of stainless steel. Housing and heat exchange tubes can be made from aluminum alloy. Partitions for periodic change of heat carrier flow direction can be made in the cavity of the housing perpendicular to heat exchange tubes.
EFFECT: reduction of aerodynamic losses from heat-conducting radiators and prevention of thermoelectric elements burn-out.
7 cl, 15 dwg

Description

Изобретение относится к бытовой технике и предназначено для подогрева воздуха в помещении.The invention relates to household appliances and is intended for heating indoor air.

Известно устройство для подогрева воздуха по патенту РФ на изобретение №2425291, МПК F24C 15/20, опубл. 27.07.2011 г.A device for heating air according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2425291, IPC F24C 15/20, publ. 07/27/2011

Это устройство совмещено с кухонным вытяжным очистителем воздуха.This unit is combined with a kitchen exhaust air purifier.

Недостаток: низкий КПД.Disadvantage: low efficiency.

Известно устройство для подогрева воздуха по патенту РФ на полезную модель №73455, МПК F24H 3/04, опубл. 20.05.2008 г.A device for heating air according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 73455, IPC F24H 3/04, publ. May 20, 2008

Это устройство содержит корпус осесимметричной формы, внутри которого размещены теплообменные трубы, соединенный с входным и выходным торцами корпуса, электровентилятор с электродвигателем, закрепленный на входном торце, при этом электродвигатель соединен электрическими проводами с источником электроэнергии.This device comprises an axisymmetric casing, inside of which heat exchanging tubes are placed, connected to the input and output ends of the housing, an electric fan with an electric motor mounted on the input end, while the electric motor is connected by electric wires to a source of electricity.

Недостатки: неавтономность работы устройства (потребность во внешнем источнике электроэнергии), низкий коэффициент полезного действия КПД устройства и большой вес устройства из-за наличия аккумулятора.Disadvantages: non-autonomy of the device (the need for an external source of electricity), low efficiency of the device efficiency and the large weight of the device due to the presence of the battery.

Известно устройство для подогрева воздуха по патенту WO 2013046179, МПК, опубл. 04.04.2013 г., прототип.A device for heating air according to the patent WO 2013046179, IPC, publ. 04/04/2013, the prototype.

Это устройство для подогрева воздуха содержит корпус осесимметричной формы, внутри которого размещены теплообменные трубы, вентилятор с электродвигателем, закрепленный на входном торце, при этом электродвигатель соединен электрическими проводами с источником электроэнергии, а в качестве источника электроэнергии использован термоэлектрический генератор, содержащий термоэлектрические элементы зажатые с одной стороны теплоотводящим радиатором.This device for heating the air contains an axisymmetric housing inside which heat exchanging tubes are placed, a fan with an electric motor mounted on the inlet end, the electric motor being connected by electric wires to a power source, and a thermoelectric generator containing thermoelectric elements clamped from one side heat sink radiator.

Недостатки прототипаThe disadvantages of the prototype

1. Сложность конструкции подводящих тепло элементов.1. The complexity of the design of the heat-supplying elements.

2. Сложность конструкции, отводящих тепло радиаторов2. The complexity of the design, heat dissipating radiators

3. Частые случаи обгорания термоэлектрических элементов.3. Frequent cases of burning of thermoelectric elements.

4. Подводящий тепло элемент выступает в тракте горячего газа в виде плохо обтекаемого тела, а это приводит увеличению аэродинамических потерь и снижению КПД устройства.4. The heat-conducting element acts in the path of the hot gas in the form of a poorly streamlined body, and this leads to an increase in aerodynamic losses and a decrease in the efficiency of the device.

Задача создания изобретения: уменьшение аэродинамического сопротивления теплоподводящих радиаторов, встроенных в устройство и предотвращение его обгорания.The task of creating the invention: reducing the aerodynamic drag of heat-conducting radiators built into the device and preventing its burning.

Достигнутый технический результат: уменьшение аэродинамического сопротивления теплоподводящих радиаторов, встроенных в устройство.Achieved technical result: reduced aerodynamic drag of heat-conducting radiators built into the device.

Решение указанной задачи достигнуто в устройстве для подогрева воздуха, содержащем корпус осесимметричной формы, внутри которого размещены теплообменные трубы, вентилятор с электродвигателем, закрепленный на входном торце, при этом электродвигатель соединен электрическими проводами с источником электроэнергии, а в качестве источника электроэнергии использован термоэлектрический генератор, содержащий термоэлектрические элементы, зажатые между теплоподводящими и теплоотводящим радиаторами, тем, что теплоподводящий радиатор выполнен Т-образной формы, термоэлектрические элементы закреплены под кожухом, в свою очередь, закрепленном на корпусе 1 и зажаты между теплоподводящим и теплоотводящим радиаторами, теплоотводящий радиатор выполнен в форме пластины, оребренной с одной стороны, соотношение площадей рабочей поверхности теплоотводящего радиатора S1 и площади термоэлектрического элемента в плане S0 может быть выполнено в диапазоне:The solution of this problem was achieved in a device for heating air, containing an axisymmetric casing, inside of which there are heat exchange pipes, a fan with an electric motor mounted on the inlet end, while the electric motor is connected by electric wires to a power source, and a thermoelectric generator containing thermoelectric elements sandwiched between the heat sink and the heat sink, so that the heat sink ene T-shaped thermoelectric elements are secured under the cover, in turn, secured to the housing 1 and are sandwiched between teplopodvodyaschim and heat sink, heat sink is shaped as a plate finned on the one hand, the area ratio of the working surface of the heat sink S 1 and area thermoelectric element in terms of S 0 can be performed in the range:

S1/S0=2-8, где:S 1 / S 0 = 2-8, where:

S0 - площадь термоэлектрического элемента в плане S0,S 0 - the area of the thermoelectric element in terms of S 0 ,

S1 - площадь рабочей поверхности теплоотводящего радиатора S1.S 1 - the area of the working surface of the heat sink radiator S 1 .

В качестве термоэлектрических элементов могут быть использованы элементы Зеебека. Корпус может быть выполнен цилиндрической формы в поперечном сечении. Корпус может быть выполнен прямоугольной формы в поперечном сечении. Корпус и теплообменные трубы могут быть выполнен из стали. Корпус и теплообменные трубы могут быть выполнены из алюминиевого сплава. В полости корпуса перпендикулярно теплообменным трубам могут быть выполнены перегородки для периодического изменения направления потока теплоносителя.Seebeck elements can be used as thermoelectric elements. The housing can be made cylindrical in cross section. The housing can be made rectangular in cross section. The casing and heat transfer pipes can be made of steel. The casing and heat exchange tubes can be made of aluminum alloy. In the body cavity, perpendicular to the heat exchange pipes, partitions can be made for periodically changing the direction of flow of the coolant.

Сущность изобретения поясняется на чертежах (фиг. 1-15), где:The invention is illustrated in the drawings (Fig. 1-15), where:

- на фиг. 1 показан вид сбоку,- in FIG. 1 shows a side view,

- на фиг. 2 показан вид сверху,- in FIG. 2 shows a top view,

- на фиг. 3 показан вид устройства с торца,- in FIG. 3 shows an end view of the device,

- на фиг. 4 показан разрез А-А на фиг. 3,- in FIG. 4 shows a section AA in FIG. 3

- на фиг. 5 приведена схема движения воздуха, разрез В-В на фиг. 3,- in FIG. 5 shows a diagram of the movement of air, section BB in FIG. 3

- на фиг. 6 показана электрическая схема устройства,- in FIG. 6 shows an electrical diagram of a device,

- на фиг. 7 показана конструкция термоэлектрогенератора,- in FIG. 7 shows the design of a thermoelectric generator,

- на фиг. 8 приведен теплоподводящий радиатор, вид сбоку,- in FIG. 8 shows a heat sink radiator, side view,

- на фиг. 9 приведен теплоподводящий радиатор, вид с торца,- in FIG. 9 shows a heat sink radiator, end view,

- на фиг. 10 приведен теплоподводящий радиатор, вид сверху,- in FIG. 10 shows a heat sink radiator, top view,

- на фиг. 11 приведен теплоотводящий радиатор, вид сбоку,- in FIG. 11 shows a heat sink, side view,

- на фиг. 12 приведен теплоотводящий радиатор, вид с торца,- in FIG. 12 shows a heat sink, end view,

- на фиг. 13 схема установки термоэлектрического элемента на теплоподводящий радиатор,- in FIG. 13 diagram of the installation of a thermoelectric element on a heat sink,

- на фиг. 14 схема установки термоэлектрического элемента на теплоотводящий радиатор,- in FIG. 14 installation diagram of a thermoelectric element on a heat sink,

- на фиг. 15 приведены диаграммы веса и теплового потока, передаваемого радиаторами.- in FIG. 15 shows diagrams of weight and heat flux transmitted by radiators.

Устройство для подогрева воздуха (фиг. 1-15) содержит корпус 1 осесимметричной формы и расположенный поверх него кожух 2.A device for heating air (Fig. 1-15) contains a housing 1 of an axisymmetric shape and a casing 2 located on top of it.

Корпус 1 и кожух 2 выполнены из нержавеющей стали и имеет толщину от 0,8 до 2,5 мм. Сборка корпуса и теплообменных труб, может производиться с использованием метода аргонно-дуговой сварки неплавящимся электродом. Корпус 1 и кожух 2 могут быть покрыты термостойкой эмалью. Устройство может быть окрашено черной термостойкой краской, для эстетичности и для повышения теплообмена, за счет увеличения теплового излучения поверхностей.The housing 1 and the casing 2 are made of stainless steel and has a thickness of from 0.8 to 2.5 mm. The assembly of the body and heat transfer tubes can be carried out using the argon-arc welding method with a non-consumable electrode. The housing 1 and the casing 2 can be coated with heat-resistant enamel. The device can be painted with black heat-resistant paint, for aesthetics and to increase heat transfer, by increasing the thermal radiation of the surfaces.

К корпусу 1 присоединены патрубок подвода продуктов сгорания 3, который может быть выполнен заодно с корпусом 1 и патрубок отвода продуктов сгорания 4. Для отвода дымовых газов из обогреваемого помещения могут использоваться дымоходы из стали и алюминиевых сплавов.A chimney for supplying combustion products 3 is connected to the housing 1, which can be made integral with the housing 1 and a pipe for removing combustion products 4. Chimneys made of steel and aluminum alloys can be used to remove flue gases from the heated room.

Кроме того, устройство содержит, закрепленный на входном торце 5 при помощи винтов-саморезов 6 электровентилятор 7 с электродвигателем 8. Применен электровентилятор 7 с напряжением питания 5 В для обеспечения безопасности потребителя.In addition, the device includes, mounted on the input end 5 using self-tapping screws 6, an electric fan 7 with an electric motor 8. An electric fan 7 with a supply voltage of 5 V is used to ensure consumer safety.

Может быть применен вентилятор с напряжением 12 В, в этом случае между термоэлектрическим элементом 11 и электродвигателем 8 может быть установлен преобразователь напряжения (на фиг. 1…12 не показано).A fan with a voltage of 12 V can be used, in this case a voltage converter can be installed between the thermoelectric element 11 and the electric motor 8 (not shown in Fig. 1 ... 12).

Электродвигатель 8 соединен электрическими проводами 9 с источником электроэнергии, при этом в качестве источника электроэнергии использован термоэлектрический генератор 10, состоящий из соединенных между собой термоэлектрических элементов 11. Термоэлектрический элемент 11 при нагреве с одной стороны и охлаждении - с другой вырабатывает электродвижущую силу - ЭДС. Термоэлектрические элементы 11 могут быть соединены между собой параллельно, последовательно или последовательно-параллельно.The electric motor 8 is connected by electric wires 9 to a source of electricity, while a thermoelectric generator 10 consisting of interconnected thermoelectric elements 11 is used as a source of electricity. A thermoelectric element 11, when heated on the one hand and cooled, on the other hand, generates an electromotive force - EMF. Thermoelectric elements 11 can be interconnected in parallel, in series or in series-in parallel.

В качестве термоэлектрического элемента 11 может быть использован элемент Пельтье. В качестве термоэлектрического элемента 11 может быть использован элемент Зеебека.As the thermoelectric element 11, a Peltier element can be used. As the thermoelectric element 11, a Seebeck element can be used.

Термоэлектрические элементы 11 выбираются так, чтобы быть структурно, химически и физически устойчивыми при нормальных условиях эксплуатации. Предполагая, что в центре пламени температура составляет 900°С, температура на горячей стороне термоэлектрического элемента 11 может быть реально оценена как приблизительно 280-300°С. емпература на холодной стороне термоэлектрического элемента может реально оцениваться приблизительно 80-100°С.Thermoelectric elements 11 are selected so as to be structurally, chemically and physically stable under normal conditions of use. Assuming that the temperature in the center of the flame is 900 ° C, the temperature on the hot side of the thermoelectric element 11 can actually be estimated as approximately 280-300 ° C. the temperature on the cold side of the thermoelectric element can actually be estimated at about 80-100 ° C.

Для этих разностей температур модули преобразования 12 могут использоваться на основе сплавов полупроводников в классе Bi2Te3. В качестве альтернативы можно использовать модули преобразования 12 на основе сплавов в классе свинца-теллура (PbTe, которые позволяют достичь более высоких температур на горячей стороне, до примерно 450°С), или в классе силицида магния или марганца (Mg2Si или MnSi, которые позволяют достичь температуры до примерно 500°С на горячей стороне) или силицида германия (SiGe, что позволяет достичь температуры до примерно 750°С на горячей стороне).For these temperature differences, conversion modules 12 can be used based on semiconductor alloys in the Bi2Te3 class. Alternatively, you can use the transformation modules 12 based on alloys in the class of lead-tellurium (PbTe, which allow to reach higher temperatures on the hot side, up to about 450 ° C), or in the class of magnesium or manganese silicide (Mg2Si or MnSi, which allow reach temperatures up to about 500 ° C on the hot side) or germanium silicide (SiGe, which allows you to reach temperatures up to about 750 ° C on the hot side).

Однако, несмотря на сложность подводящих и отводящих тепло радиаторов у прототипа они часто сгорают. Кроме того горячий радиатор выступает в тракте горячего газа в виде плохо обтекаемого тела, а это приводит увеличению аэродинамических потерь и снижению КПД устройства.However, despite the complexity of the radiator supply and heat dissipators of the prototype, they often burn out. In addition, a hot radiator acts in the path of hot gas in the form of a poorly streamlined body, and this leads to an increase in aerodynamic losses and a decrease in the efficiency of the device.

Кроме того наличие термического сопротивления в контактах термического элемента 11 с радиаторами снижает их КПД.In addition, the presence of thermal resistance in the contacts of the thermal element 11 with radiators reduces their efficiency.

Если различные теплопроводящие слои находятся в контакте, на поверхности раздела твердых тел часто возникает термическое сопротивление. Это термическое сопротивление, которое часто называют контактным термическим сопротивлением, возникает, когда поверхности двух материалов недостаточно плотно прижаты друг к другу и между ними остается тонкий слой жидкости или газа.If various heat-conducting layers are in contact, thermal resistance often occurs at the interface of solids. This thermal resistance, which is often called contact thermal resistance, occurs when the surfaces of two materials are not pressed tight enough to each other and a thin layer of liquid or gas remains between them.

Контактное термическое сопротивление зависит, прежде всего, от шероховатости поверхностей; давления, прижимающего две поверхности друг к другу; свойств среды в районе контактной поверхности и температуры в зоне контакта. Механизм теплопередачи в зоне контакта довольно сложен. В местах непосредственного контакта твердых поверхностей осуществляется процесс теплопроводности, а перенос тепла через зазоры, заполненные жидкостью или газом, производится конвекцией или излучением контактное термическое сопротивление.Contact thermal resistance depends, first of all, on the surface roughness; pressure pressing two surfaces to each other; environmental properties in the area of the contact surface and temperature in the contact zone. The heat transfer mechanism in the contact zone is rather complicated. In places of direct contact of solid surfaces, the process of heat conduction is carried out, and heat transfer through gaps filled with liquid or gas is carried out by convection or radiation by contact thermal resistance.

Устройство (фиг. 1) может содержать складывающуюся опору 12, соединенную с корпусом 1 при помощи гайки-барашка 13. Складывающаяся опора 12 имеет П-образную форму и предназначена для устойчивой установки устройства на источнике тепла 14 любых габаритов и конфигурации (газовой горелке, горелке на сжиженном газе, или спиртовке и т.д.) фиг. 1 и 4.The device (Fig. 1) may include a folding support 12 connected to the housing 1 using a wing nut 13. The folding support 12 has a U-shape and is designed for stable installation of the device on a heat source 14 of any size and configuration (gas burner, burner on liquefied gas, or spirit lamp, etc.) FIG. 1 and 4.

Внутри корпуса 1 (фиг. 2) вдоль ого продольной оси установлены теплообменные трубы 15 (фиг. 2 и 4) и внутренняя перегородка 16 (фиг. 4) для изменения направления потока теплоносителя и обеспечения поперечного обтекания теплообменных труб 15, а следовательно, повышения коэффициента теплоотдачи.Inside the housing 1 (Fig. 2) along the longitudinal axis, heat exchange tubes 15 (Figs. 2 and 4) and an internal partition 16 (Fig. 4) are installed to change the flow direction of the heat carrier and to ensure transverse flow around the heat exchanger tubes 15, and therefore, increase the coefficient heat transfer.

Термоэлектрические элементы 11 (фиг. 3 и 7) закреплены под кожухом 2, в свою очередь, закрепленном на корпусе 1 и зажаты между теплоподводящим и теплоотводящим радиаторами, соответственно 17 и 18 заклепками 19 (фиг. 5 и 7). Теплоподводящий радиатор 17 выполнен Т-образной формы для интенсификации подвода тепла к термоэлектрическому элементу 11. Теплоотводящий радиатор 18 выполнен в форме пластины, оребренной с одной стороны. Теплоотводящий радиатор 18 выполнен из металла с высокой теплопроводностью, предпочтительно из алюминиевого сплава.Thermoelectric elements 11 (Fig. 3 and 7) are fixed under the casing 2, in turn, mounted on the housing 1 and sandwiched between the heat sink and heat sink radiators 17 and 18, respectively, rivets 19 (Fig. 5 and 7). The heat sink radiator 17 is made in a T-shape for intensifying the heat supply to the thermoelectric element 11. The heat sink radiator 18 is made in the form of a plate finned on one side. The heat sink radiator 18 is made of metal with high thermal conductivity, preferably aluminum alloy.

Такая конструкция радиаторов 17 и 18 позволяет повысить мощность, снимаемую с термоэлектрических элементов 11.This design of radiators 17 and 18 can increase the power removed from thermoelectric elements 11.

На фиг. 5 приведена схема движения воздуха, при этом приняты обозначения:In FIG. 5 shows a diagram of the movement of air, with the following notation:

20 - вход нагреваемого воздуха,20 - input of heated air,

21 - камера распределения воздушного потока,21 - camera air distribution,

22 - выход нагретого воздуха,22 - exit of heated air,

23 - выход воздуха, охлаждающего радиатор.23 - air outlet cooling the radiator.

Теплоотводящий радиатор 18 охлаждается потом воздуха, движущегося в полости 24 между корпусом 1 и кожухом 2.The heat sink radiator 18 is then cooled by air moving in the cavity 24 between the housing 1 and the casing 2.

На фиг. 6 приведена электрическая схема устройства. Термоэлектрический элемент 11 электрическими проводами 9 соединен с электродвигателем 8 для привода электровентилятора 7.In FIG. 6 shows the electrical circuit of the device. The thermoelectric element 11 by electric wires 9 is connected to an electric motor 8 to drive an electric fan 7.

На фиг. 7 показана конструкция термоэлектрогенератора.In FIG. 7 shows the design of a thermoelectric generator.

На фиг. 8…10 приведен теплоподводящий радиатор 17, который выполнен Т-образной формы, он содержит пластину 25 к которой перпендикулярно присоединено ребро 26. Рабочая поверхность 27 имеет высокую чистоту обработки Ra=2,5…6, 5 мкм.In FIG. 8 ... 10 shows a heat-conducting radiator 17, which is made in a T-shape, it contains a plate 25 to which a rib 26 is perpendicularly connected. The working surface 27 has a high processing purity Ra = 2.5 ... 6.5 microns.

На фиг. 11 и 12 приведен теплоотводящий радиатор 18, он содержит опору 28, с одной стороны которой выполнено оребрение 29 и опорную поверхность 30, имеющую высокую чистоту обработки Ra=2,5…6, 5 мкм.In FIG. 11 and 12 shows a heat sink radiator 18, it contains a support 28, on one side of which a ribbing 29 is made and a support surface 30 having a high processing purity Ra = 2.5 ... 6.5 microns.

На фиг. 13 схема установки термоэлектрического элемента 11 на теплоподводящий радиатор 17, термоэлектрический элемент 11 имеет в плане площадь S0, а пластина 25 площадь S1.In FIG. 13 is a diagram of the installation of a thermoelectric element 11 on a heat-conducting radiator 17, the thermoelectric element 11 has a plan area S 0 and a plate 25 has an area S 1 .

На фиг. 14 схема установки термоэлектрического элемента 11 на теплоотводящий радиатор 18, термоэлектрический элемент 11 имеет в плане площадь S0, а опора 28 площадь S2. Термоэлектрический элемент 11 имеет в плане площадь S0, а пластина 25 площадь S1.In FIG. 14 is a diagram of the installation of the thermoelectric element 11 on the heat sink radiator 18, the thermoelectric element 11 has an area of S 0 in plan and the bearing 28 is an area of S 2 . The thermoelectric element 11 has an area of S 0 in plan and the plate 25 has an area of S 1 .

Оптимальное соотношение (фиг. 15) площадей рабочей поверхности теплоотводящего радиатора S1 и площади термоэлектрического элемента в плане S0 The optimal ratio (Fig. 15) of the areas of the working surface of the heat sink radiator S 1 and the area of the thermoelectric element in terms of S 0

S1/S0=2-8.S 1 / S 0 = 2-8.

При соотношении менее 2 эффективность передачи тепла Q1 по сравнению с вариантом, когда S1=S0 и передается Q0 тепла в ед. времени незначительна, а при соотношении более 8 эффективность продолжает увеличиваться, но очень незначительно.With a ratio of less than 2, the heat transfer efficiency of Q1 is compared with the variant when S1 = S0 and Q0 of heat is transferred in units. time is negligible, and with a ratio of more than 8, efficiency continues to increase, but very slightly.

Зато вес теплоподводящего радиатора 17 увеличивается многократно.But the weight of the heat sink radiator 17 increases many times.

То же самое касается выбора площади контакта S2 для теплоотводящего радиатора 18.The same applies to the selection of the contact area S2 for the heat sink radiator 18.

Для обеспечения максимальной теплопроводности в месте контакта между термоэлектрическим элементом 11 и радиаторами 17 и 18, может быть использована термопаста.To ensure maximum thermal conductivity at the point of contact between the thermoelectric element 11 and the radiators 17 and 18, thermal grease can be used.

Высокая степень чистоты поверхностей 27 и 30 и их поджатие к термоэлектрическим элементам 11 обеспечивает относительно низкое контактное термическое сопротивление в стыках, что повышает мощность, снимаемую термоэлектрическими элементами 11.The high degree of cleanliness of the surfaces 27 and 30 and their compression to the thermoelectric elements 11 provides a relatively low contact thermal resistance at the joints, which increases the power removed by the thermoelectric elements 11.

Устройство может быть снабжено дополнительными термоэлектрогенераторами (сверху, снизу корпуса), для получения дополнительной электрической энергии, с целью использования на различные цели.The device can be equipped with additional thermoelectric generators (top, bottom of the housing), to obtain additional electrical energy, for use for various purposes.

Вместо воздушного охлаждения радиаторов термоэлектрогенератора может быть применено водяное.Instead of air cooling of the radiators of the thermoelectric generator, water can be used.

Устройство может быть снабжено различными преобразователями напряжения, для реализации следующих целей:The device can be equipped with various voltage converters, for the implementation of the following purposes:

1. Расширение модельного ряда используемых вентиляторов.1. Extension of the range of fans used.

2. Подключение к выходу преобразователя различной нагрузки (освещение, зарядка мобильных гаджетов).2. Connection to the output of the converter of various loads (lighting, charging mobile gadgets).

Наличие только одного ребра на теплоподводящем радиаторе 17 и установка его вдоль оси устройства значительно уменьшает аэродинамические потери в газовом тракте. Высокая степень чистоты поверхностей 27 и 30 и их поджатие к термоэлектрическим элементам 11 обеспечивает относительно низкое контактное термическое сопротивление в стыках, что повышает мощность, снимаемую термоэлектрическими элементами 11.The presence of only one fin on the heat sink radiator 17 and its installation along the axis of the device significantly reduces aerodynamic losses in the gas path. The high degree of cleanliness of the surfaces 27 and 30 and their compression to the thermoelectric elements 11 provides a relatively low contact thermal resistance at the joints, which increases the power removed by the thermoelectric elements 11.

РАБОТА УСТРОЙСТВАDEVICE OPERATION

При работе устанавливают устройство на источник тепла 14 (фиг. 1 и 4). Используя складывающуюся опору 12, имеющую П-образную форму и гайку - барашек 13 и включают его. Теплоноситель проходит через патрубок подвода продуктов сгорания 3 и поступает внутрь корпуса 1, обтекает теплообменные трубы 15 и выходит через патрубок отвода продуктов сгорания 4 в окружающую среду.During operation, install the device on a heat source 14 (Fig. 1 and 4). Using the folding support 12 having a U-shape and a nut - the lamb 13 and include it. The coolant passes through the pipe for supplying combustion products 3 and enters the housing 1, flows around the heat exchange pipes 15 and exits through the pipe for removing combustion products 4 into the environment.

Воздух, проходя через теплообменные трубы 15, подогревается внутри и выбрасывается в помещение (фиг. 1).Air passing through the heat exchange pipes 15 is heated inside and discharged into the room (Fig. 1).

Термоэлектрические элементы 11 нагреваются с одной стороны посредством теплоподводящих радиаторов 17 и охлаждаются теплоотводящими радиаторами 18.Thermoelectric elements 11 are heated on one side by means of heat-conducting radiators 17 and cooled by heat-radiating radiators 18.

Теплоотводящий радиатор 18, в свою очередь, охлаждается потоком воздуха, движущегося в полости 24 между корпусом 1 и кожухом 2, тем самым способствуя повышению эффективности работы тепловых элементов 11.The heat sink radiator 18, in turn, is cooled by the flow of air moving in the cavity 24 between the housing 1 and the casing 2, thereby contributing to an increase in the efficiency of the thermal elements 11.

В результате термоэлектрические элементы 11 вырабатывают (электродвижущую силу) ЭДС и ток по электрическим проводам 9 поступает на электродвигатель 8, который приводит во вращение электровентилятор 7.As a result, the thermoelectric elements 11 generate (electromotive force) EMF and the current through the electric wires 9 is supplied to the electric motor 8, which drives the electric fan 7.

При этом отпадает необходимость в массивном и малоэнергоемком аккумуляторе.At the same time, there is no need for a massive and low-power battery.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

Уменьшить аэродинамические потери гтеплподводящего радиатора в газовом тракте.Reduce the aerodynamic loss of the heat sink radiator in the gas path.

Исключить обгорание термоэлектрических элементов.To exclude burning of thermoelectric elements.

Обеспечить автономность работы устройства за счет применения в качестве источника электроэнергии термоэлектрогенератора.Ensure the autonomy of the device due to the use of a thermoelectric generator as a source of electricity.

Повысить КПД устройства за счет использования на термоэлектрогенераторах подогревающего и охлаждающего радиаторов и схемы охлаждения охлаждающего радиатора воздухом.To increase the efficiency of the device due to the use of heating and cooling radiators on thermoelectric generators and the cooling scheme of the cooling radiator by air.

Уменьшить вес устройства в комплекте с источником электроэнергии.Reduce the weight of the device complete with a power source.

Обеспечить удобство эксплуатации за счет применения складывающейся опоры П-образной формы.Ensure ease of use through the use of a folding U-shaped support.

Claims (10)

1. Устройство для подогрева воздуха, содержащее корпус осесимметричной формы, внутри которого размещены теплообменные трубы, вентилятор с электродвигателем, закрепленный на входном торце, при этом электродвигатель соединен электрическими проводами с источником электроэнергии, а в качестве источника электроэнергии использован термоэлектрический генератор, содержащий термоэлектрические элементы, зажатые между теплоподводящими и теплоотводящим радиаторами, причем теплоподводящий радиатор выполнен Т-образной формы, термоэлектрические элементы закреплены под кожухом, в свою очередь, закрепленным на корпусе, и зажаты между теплоподводящим и теплоотводящим радиаторами, теплоотводящий радиатор выполнен в форме пластины, оребренной с одной стороны, а отношение площади рабочей поверхности теплоотводящего радиатора S1 к площади термоэлектрического элемента в плане S0 может быть выполнено в диапазоне:1. A device for heating air, comprising an axisymmetric housing inside which heat exchange tubes are placed, a fan with an electric motor mounted on the inlet end, the electric motor being connected by electric wires to a power source, and a thermoelectric generator containing thermoelectric elements is used as a power source, sandwiched between heat-supplying and heat-removing radiators, moreover, the heat-supplying radiator is made of a T-shaped thermoelectric These elements are fixed under the casing, which, in turn, is mounted on the casing, and sandwiched between the heat sink and heat sink, the heat sink is made in the form of a plate finned on one side, and the ratio of the working surface area of the heat sink radiator S 1 to the area of the thermoelectric element in terms of S 0 can be performed in the range: S1/S0=2-8, где:S 1 / S 0 = 2-8, where: S0 - площадь термоэлектрического элемента в плане S0,S 0 - the area of the thermoelectric element in terms of S 0 , S1 - площадь рабочей поверхности теплоотводящего радиатора S1.S 1 - the area of the working surface of the heat sink radiator S 1 . 2. Устройство для подогрева воздуха по п. 1, отличающееся тем, что в качестве термоэлектрических элементов использованы элементы Зеебека.2. A device for heating air according to claim 1, characterized in that the Seebeck elements are used as thermoelectric elements. 3. Устройство для подогрева воздуха по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен цилиндрической формы в поперечном сечении.3. A device for heating air according to claim 1, characterized in that the housing is cylindrical in cross section. 4. Устройство для подогрева воздуха по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен прямоугольной формы в поперечном сечении.4. A device for heating air according to claim 1, characterized in that the housing is rectangular in cross section. 5. Устройство для подогрева воздуха по п. 1, отличающееся тем, что корпус и теплообменные трубы выполнены из стали.5. A device for heating air according to claim 1, characterized in that the housing and heat transfer pipes are made of steel. 6. Устройство для подогрева воздуха по п. 1, отличающееся тем, что корпус и теплообменные трубы выполнены из алюминиевого сплава.6. A device for heating air according to claim 1, characterized in that the housing and heat exchange tubes are made of aluminum alloy. 7. Устройство для подогрева воздуха по п. 1, отличающееся тем, что в полости корпуса перпендикулярно теплообменным трубам выполнены перегородки для периодического изменения направления потока теплоносителя.7. A device for heating air according to claim 1, characterized in that partitions are made in the cavity of the housing perpendicular to the heat exchange tubes for periodically changing the direction of flow of the coolant.
RU2018134634A 2018-10-01 2018-10-01 Air heating device RU2697406C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134634A RU2697406C1 (en) 2018-10-01 2018-10-01 Air heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018134634A RU2697406C1 (en) 2018-10-01 2018-10-01 Air heating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697406C1 true RU2697406C1 (en) 2019-08-14

Family

ID=67640345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018134634A RU2697406C1 (en) 2018-10-01 2018-10-01 Air heating device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697406C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2723653C1 (en) * 2019-12-18 2020-06-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Thermoelectric generator for heat supply system
RU2727617C1 (en) * 2019-11-01 2020-07-22 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Radiator
RU2752443C1 (en) * 2020-12-09 2021-07-28 Гритчин Владимир Валериевич Convector
RU2752444C1 (en) * 2020-12-09 2021-07-28 Гритчин Владимир Валериевич Convector profile

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172901C1 (en) * 2000-10-24 2001-08-27 Открытое акционерное общество "Сантехпром" Sectional radiator
RU2273806C2 (en) * 2003-03-24 2006-04-10 ЯГА намлозе веннотсхап Radiator
WO2008032662A1 (en) * 2006-09-13 2008-03-20 Calsonic Kansei Corporation Electric heater and its manufacturing method
WO2013046179A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 Italkero S.R.L. Heating device
RU135776U1 (en) * 2013-02-28 2013-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Атлант-Проджект" HEATER
RU147858U1 (en) * 2014-05-20 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Невьянский машиностроительный Завод-Компрессорное оборудование" ELECTRIC FLOW COMPRESSED AIR HEATER
CN107147334A (en) * 2017-06-05 2017-09-08 浙江理工大学 A kind of electric set composite of thermal voltage

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2172901C1 (en) * 2000-10-24 2001-08-27 Открытое акционерное общество "Сантехпром" Sectional radiator
RU2273806C2 (en) * 2003-03-24 2006-04-10 ЯГА намлозе веннотсхап Radiator
WO2008032662A1 (en) * 2006-09-13 2008-03-20 Calsonic Kansei Corporation Electric heater and its manufacturing method
WO2013046179A1 (en) * 2011-09-28 2013-04-04 Italkero S.R.L. Heating device
RU135776U1 (en) * 2013-02-28 2013-12-20 Общество с ограниченной ответственностью "Атлант-Проджект" HEATER
RU147858U1 (en) * 2014-05-20 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Невьянский машиностроительный Завод-Компрессорное оборудование" ELECTRIC FLOW COMPRESSED AIR HEATER
CN107147334A (en) * 2017-06-05 2017-09-08 浙江理工大学 A kind of electric set composite of thermal voltage

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2727617C1 (en) * 2019-11-01 2020-07-22 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Radiator
RU2723653C1 (en) * 2019-12-18 2020-06-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Thermoelectric generator for heat supply system
RU2752443C1 (en) * 2020-12-09 2021-07-28 Гритчин Владимир Валериевич Convector
RU2752444C1 (en) * 2020-12-09 2021-07-28 Гритчин Владимир Валериевич Convector profile

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2697406C1 (en) Air heating device
Montecucco et al. Combined heat and power system for stoves with thermoelectric generators
Rinalde et al. Development of thermoelectric generators for electrification of isolated rural homes
Borcuch et al. Analysis of the fins geometry of a hot-side heat exchanger on the performance parameters of a thermoelectric generation system
US20060172245A1 (en) Gas burner with thermoelectric generator
Goudarzi et al. Integration of thermoelectric generators and wood stove to produce heat, hot water, and electrical power
CN101882898A (en) Low temperature smoke temperature difference generator
EP3020077B1 (en) Thermoelectric generator
Remeli et al. Experimental study of a mini cooler by using Peltier thermoelectric cell
JP4247460B2 (en) System kitchen power generator
Qiu et al. Development of thermoelectric self-powered heating equipment
TW200428745A (en) Application of low-temperature solid-state type thermo-electric power converter
Kolambekar et al. Development of prototype for waste heat energy recovery from thermoelectric system at Godrej vikhroli plant
RU2359363C1 (en) Thermo-electric generator
JP2012065418A (en) Thermoelectric power generation system
Punnachaiya et al. Development of low grade waste heat thermoelectric power generator.
JP2000312035A (en) Thermoelectric generation system
CN204227495U (en) A kind of smoke exhaust ventilator device utilizing kitchen range cogeneration to drive
KR20170099281A (en) Thermoelectric generation apparatus for camping
CN203387439U (en) Thermoelectric power generation system of water heater
JP2017085068A (en) Thermoelectric power generation system generating power by converting thermal energy into electrical energy
JP2009272327A (en) Thermoelectric conversion system
KR20120133452A (en) Thermoelectric generator installed in the flue tube of domestic boiler
JPH06129680A (en) Ventilation fan
JP2000009361A (en) Thermoelectric conversion system