×
20.09.2013
216.012.6ccd

Результат интеллектуальной деятельности: ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для обеспечивания тепловой и электрической энергией индивидуальных домов и квартир. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического генератора. Технический результат достигается тем, что теплоэлектрогенератор содержит наружный и внутренний вертикальные прямоугольные коробы, перекрытые с торцов днищами, образующими первичный и вторичный контуры, топку с газоходом, загрузочное отверстие, газовый патрубок, поверхности обоих коробов и днищ в зонах первичного и вторичного контуров, соприкасающиеся с нагреваемой водой, покрыты ребристым слоем диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри ребер которого помещены теплоэлектрические секции, состоящие из нескольких смежных ребер, в каждом из которых помещен ряд термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пар отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, концы которых параллельно соединены с контактными проводами, также выполненными из пары полос одноименных металлов M1 и М2, плотно прижатых друг к друг, расположенных вдоль длины ребер в зонах нагрева и охлаждения, свободные концы крайних рядов каждой теплоэлектрической секции присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами. 11 ил.
Основные результаты: Теплоэлектрогенератор для автономного энергоснабжения, содержащий наружный и внутренний вертикальные прямоугольные коробы, перекрытые с торцов днищами с образованием между ними прямоугольной полости - водяной рубашки с поперечными газоплотными перегородками, образующими первичный и вторичный контуры, подключенные друг к другу вертикальными трубами, топку с газоходом во внутреннем вертикальном прямоугольном коробе, отверстие в боковых стенках, газовый патрубок, пропущенный через верхние днища наружного и внутреннего коробов, входные и выходные патрубки первичного и вторичного контуров, слой диэлектрического материала с высокой теплопроводностью на теплообменных поверхностях, в котором расположены термоэмиссионные преобразователи, представляющие собой пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, соединенных между собой и составленных в теплоэлектрические секции, свободные концы крайних рядов которых присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами, отличающийся тем, что в нижней части правых боковых стенок наружного и внутреннего коробов устроено загрузочное отверстие, соединенное внутри с топкой и закрытое снаружи люком, поверхности наружного и внутреннего коробов и днищ в зонах первичного и вторичного контуров, соприкасающиеся с нагреваемой водой, покрыты ребристым слоем диэлектрического материала с высокой теплопроводностью с вертикальными и горизонтальными ребрами, внутри которых помещены теплоэлектрические секции, состоящие из нескольких смежных вертикальных или горизонтальных ребер, в каждом из которых помещен ряд термоэмиссионных преобразователей, концы которых параллельно соединены с контактными проводами, также выполненными из пары полос одноименных металлов M1 и М2, плотно прижатых друг к друг, расположенных вдоль длины вертикальных и горизонтальных ребер в зонах нагрева и охлаждения.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике, а именно к обеспечению тепловой и электрической энергией индивидуальных домов и квартир путем одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате.

Известен двухконтурный водогрейный котел, содержащий корпус, выполненный в виде коаксиально расположенных цилиндрических обечаек с газоходом и топкой во внутренней обечайке и перекрытых с торцов кольцевыми днищами с образованием кольцевой полости с поперечными газоплотными перегородками, образующими первичный и вторичный контуры, подключенные друг к другу вертикальными трубами, причем в зоне первичного контура расположены поперечные ряды оребренных нагревательных труб, образующие прямоугольный газоход, подключенный к дымовой коробке [Патент РФ №2059164, МПК F24H 1/00, 1996].

Основным недостатком известного устройства является невозможность получения в нем, наряду с теплом, электрической энергии, что снижает его эффективность.

Более близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является теплоэлектрический генератор, содержащий вертикальный корпус, состоящий из прямоугольного короба, выполненного из диэлектрического материала с низкой теплопроводностью, соединенный сверху с отводящим газоходом, снизу с камерой сгорания, внутри которого помещены ряды теплоэлектрических звеньев, представляющих собой металлические трубы теплоносителя, соединенных между собой калачами, покрытые несколькими кольцевыми изоляционными слоями, выполненные из диэлектрических материалов с высокой и низкой теплопроводностью, покрытых металлическими обечайками, в которых вокруг металлической трубы теплоносителя по ее длине помещены по очередности термоэмиссионные преобразователи, каждый из которых состоит из большого двухслойного горячего кольца, слои которого плотно прижаты друг к другу и малого однослойного холодного кольца, выполненных из двух разных металлов M1 и М2 и расположенных в зоне нагрева и охлаждения, соединенных между собой перемычками, также выполненными из упомянутых металлов M1 и М2, образуя соединенные между собой секции и звенья, причем свободные концы термоэмиссионных преобразователей последнего верхнего и первого нижнего теплоэлектрического звена присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными с токовыводами. [Патент РФ №2425295, МПК F24H 3/00, 2011].

Основными недостатками известного устройства являются невозможность его использования для квартирного теплоснабжения, сложная конструкция термоэлектрических звеньев и прекращение получения термоэлектричества в теплоэлектрогенераторе в случае отказа одного из них, недостаточная площадь поверхности теплопередачи и низкая эффективность по получаемому току, обусловленная тем, что компоновка термоэмиссионных преобразователей в термоэлектрических звеньях создает высокое электрическое сопротивление, в связи с чем происходят значительные потери силы тока, что снижает его надежность и эффективность.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического генератора для автономного энергоснабжения.

Технический результат достигается тем, что предлагаемый теплоэлектрогенератор для автономного энергоснабжения содержит наружный и внутренний вертикальные прямоугольные коробы, перекрытые с торцов днищами с образованием между ними прямоугольной полости - водяной рубашки с поперечными газоплотными перегородками, образующими первичный и вторичный контуры, подключенные друг к другу вертикальными трубами, топку с газоходом во внутреннем вертикальном прямоугольном коробе, отверстие в боковых стенках, газовый патрубок, пропущенный через верхние днища наружного и внутреннего коробов, входные и выходные патрубки первичного и вторичного контуров, слой диэлектрического материала с высокой теплопроводностью на теплообменных поверхностях, в котором расположены термоэмиссионные преобразователи, представляющие собой пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, соединенных между собой и составленных в теплоэлектрические секции, свободные концы крайних рядов которых присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами. В нижней части правых боковых стенок наружного и внутреннего коробов устроено загрузочное отверстие, соединенное внутри с топкой и закрытое снаружи люком, поверхности наружного и внутреннего коробов и днищ в зонах первичного и вторичного контуров, соприкасающиеся с нагреваемой водой, покрыты ребристым слоем диэлектрического материала с высокой теплопроводностью с вертикальными и горизонтальными ребрами, внутри которых помещены теплоэлектрические секции, состоящие из нескольких смежных вертикальных или горизонтальных ребер, в каждом из которых помещен ряд термоэмиссионных преобразователей, концы которых параллельно соединены с контактными проводами, также выполненными из пары полос одноименных металлов M1 и М2, плотно прижатых друг к друг, расположенных вдоль длины вертикальных и горизонтальных ребер в зонах нагрева и охлаждения

На фиг.1-6 представлены общий вид и разрезы теплоэлектрического генератора для автономного энергоснабжения (ТЭГАЭС), на фиг.7-11 - теплоэлектрические секции (ТЭС) и термоэмиссионные преобразователи (ТЭП).

Предлагаемый ТЭГАЭС содержит наружный и внутренний вертикальные прямоугольные коробы 1 и 2, перекрытые с торцов днищами 3, 4 и 5, 6, соответственно, с образованием между ними прямоугольной полости - водяной рубашки 7 с поперечными газоплотными перегородками 8 и 9, образующими первичный и вторичный контуры, подключенные друг к другу вертикальными трубами 10, во внутреннем вертикальном прямоугольном коробе 2 расположена топка 11 с газоходом 12, через нижние части правых боковых стенок коробов 1 и 2 пропущен прямоугольный горизонтальный короб 13, образующий загрузочное отверстие 14, соединенное внутри с топкой 11 и закрытое снаружи люком 15, снабженным монтажными отверстиями для горелки и средств автоматики (на фиг.1-11 не показаны), короб 13, в свою очередь, закрыт сверху и сбоку П-образным кожухом 16, соединенным своими кромками с правыми боковыми стенками наружного и внутреннего коробов 1, 2 и нижней перегородкой 9, с образованием П-образной полости 17, сообщающейся сверху и снизу с полостью вторичного контура, причем через верхние днища 3 и 5 наружного и внутреннего коробов 1 и 2 пропущен газовый патрубок 18, соединяющий газоход 12 с атмосферой, первичный и вторичный контуры снабжены входными и выходными патрубками 19, 20 и 21, 22, соответственно, устроенными в верхней и нижней частях наружного короба 1, причем поверхности наружного и внутреннего коробов 1, 2 и днищ 3, 4, 5, 6 в зонах первичного и вторичного контуров, соприкасающиеся с нагреваемой водой, покрыты ребристым слоем диэлектрического материала с высокой теплопроводностью 23 с вертикальными и горизонтальными ребрами 24 и 25, соответственно, внутри которых помещены теплоэлектрические секции (ТЭС) 26, состоящие из нескольких смежных ребер 24 или 25, в каждом из которых помещен ряд термоэмиссионных преобразователей (ТЭП) 27. Каждый ТЭП 27 состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, концы которых параллельно соединены с контактными проводами 28, также выполненными из пары полос одноименных металлов M1 и М2, плотно прижатых друг к друг, которые расположены вдоль длины ребер 24 и 25 в зонах нагрева и охлаждения, (вблизи кромки ребер 24, 25 и у поверхности коробов 1 и 2), свободные концы с клеммами 29 и 30 крайних рядов каждой ТЭС присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами (на фиг.1-11 не показаны).

Предлагаемый ТЭГАЭС, представленный на фиг.1-11 работает следующим образом.

После заполнения первичного и вторичного контуров водой, создания в них ее циркуляции и начала горения топлива в топке 11 ТЭГАЭС дымовые газы, поднимаясь снизу вверх, с начальной температурой tГН, омывают внутреннюю поверхность внутреннего короба 2, отдавая ей свое тепло, охлаждаются до заданной температуры tГК и выводятся через патрубок дымовых газов 18 в дымовую трубу (на фиг.1-11 не показана) и далее в атмосферу. При этом в результате теплообмена между дымовыми газами через стенки внутреннего короба 2, покрывающего их слоя диэлектрического материала с высокой теплопроводностью 23 и сетевой водой, поступающей из системы отопления (на фиг.1-11 не показана) через патрубок 19 и движущейся сверху вниз, по рубашке 7 (первичному контуру) вода нагревается от температуры tВН до температуры tВК и через патрубок 20 подается в систему отопления. Параллельно процессу нагрева сетевой воды в первичном контуре, во вторичный контур (в трубы 10 и полости между крышками 3, 4 и 5, 6) через патрубок 21 подается водопроводная вода, которая движется сверху вниз (через полости между крышками 3 и 5, трубы 10 и полости между крышками 4 и 6), нагревается за счет теплообмена с горячей сетевой водой через стенки труб 10, а через крышки 5, 6 внутреннего короба 2, покрытые также ребристым слоем материала 23, с дымовыми газами, после чего через патрубок 22 горячая вода подается потребителю (на фиг.1-11 не показан). Одновременно в результате процесса конвективной теплопередачи от дымовых газов нагревается зона нагрева, состоящая из стенок внутреннего короба 2, его днищ 5, 6 и покрывающего их слоя диэлектрического материала с высокой теплопроводностью 23, от которой основной поток тепла передается за счет теплопроводности двухслойным контактным проводам 28, выполненным из металлов M1 и М2, плотно прижатым друг к другу, конструкция которых позволяет увеличить количество воспринимаемого тепла за счет повышенной площади их контакта с зоной нагрева и высокой площади контакта слоев самих металлов M1 и М2, соединенных между собой (например, спайкой), которые нагреваются при этом. Кроме того, процесс теплообмена от материала 23 к спаям металлов M1 и М2 ТЭП 27 интенсифицируется за счет передачи его теплопроводностью, скорость которой при высоком значении коэффициента теплопроводности значительно выше, чем скорость передачи тепла за счет конвекции [И.Н.Сушкин. Теплотехника. - М.: «Металлургия», 1973, с.195-198]. Одновременно осуществляется охлаждение двухслойных контактных проводов 28, выполненных из металлов M1 и М2, расположенных параллельно у кромки вертикальных ребер и горизонтальных 24 и 25 в холодной зоне за счет передачи тепла теплопроводностью через слой материала 23, обладающего высокой теплопроводностью, а от него конвекцией ядру потока нагреваемой сетевой и водопроводной воды. В то же время на противоположной, внутренней стороне стенок наружного короба 1 и днищ 3, 4 процесс теплообмена происходит в обратном направлении, так как там зона нагрева находится у кромки вертикальных ребер и горизонтальных ребер 24 25, которые омывают потоки нагреваемой воды, а зона охлаждения расположена в слое материала 23, покрывающем внутреннюю поверхность стенок наружного короба 1 и его днищ 3, 4, которые охлаждаются наружным воздухом помещения за счет его естественной конвекции. В результате этих процессов происходит нагрев двухслойных спаев контактных проводов 28, состоящих из плотно соединенных между собой слоев металлов M1 и М2, расположенных в зонах нагрева и охлаждения двухслойных спаев контактных проводов 28, выполненных также из металлов M1 и М2, расположенных в зонах охлаждения каждой ТЭП 27, соединенных между собой параллельно и последовательно в каждой ТЭС 26, что создает эмиссию электронов во всех ТЭП 27 и, соответственно, возникновение во всех ТЭП 27 термоэлектричества [С.Г. Калашников. Электричество. - М.: «Наука», 1970, с.502-506], которое через клеммы 29, 30 суммируется на коллекторах, поступает на трансформаторы, где создается требуемое напряжение и сила тока (на фиг.1-11 не показаны), и подается потребителю.

Величина начальной температуры дымовых газов tГН определяется видом топлива и конструкцией камеры сгорания (топки), их конечная температура tГК - составом дымовых газов и требуемым температурным напором. Значения начальной и конечной температур нагреваемой воды tВН и tВК определяются площадью теплообменных поверхностей теплоэлектрогенератора и требованиями потребителя тепла. Величина разности электрического потенциала и силы тока на клеммах 29 и 30 одной ТЭС 26 зависит от характеристик пары металлов M1 и М2, из которых изготовлены ТЭП 27, их количества в одном ребре 24 или 25, их числа в каждой ТЭС 26. Требуемые напряжение U и силу тока I ТЭГАЭС получают путем установки соответствующего числа ТЭС 26, суммирования и трансформации получаемого ими тока.

При этом конструкция ТЭГАЭС позволяет использовать газообразное, жидкое и твердое топливо. Для перехода на твердое топливо снимается люк 15, в топке 11 устанавливаются колосники, а на отверстие 14 навешивают загрузочную и зольниковую дверцы (на фиг.1-11 не показаны).

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет упростить конструкцию теплоэлектрических секций (ТЭС) и термоэмиссионных элементов (ТЭП), автономизировать выработку термоэлектричества каждой ТЭС, интенсифицировать процесс теплопередачи от дымовых газов к нагреваемой воде и увеличить количество и параметры получаемой в каждом ТЭС электрической энергии, что повышает надежность и эффективность теплоэлектрогенератора для автономного энергоснабжения.

Теплоэлектрогенератор для автономного энергоснабжения, содержащий наружный и внутренний вертикальные прямоугольные коробы, перекрытые с торцов днищами с образованием между ними прямоугольной полости - водяной рубашки с поперечными газоплотными перегородками, образующими первичный и вторичный контуры, подключенные друг к другу вертикальными трубами, топку с газоходом во внутреннем вертикальном прямоугольном коробе, отверстие в боковых стенках, газовый патрубок, пропущенный через верхние днища наружного и внутреннего коробов, входные и выходные патрубки первичного и вторичного контуров, слой диэлектрического материала с высокой теплопроводностью на теплообменных поверхностях, в котором расположены термоэмиссионные преобразователи, представляющие собой пары отрезков, выполненных из разных металлов M1 и М2, соединенных между собой и составленных в теплоэлектрические секции, свободные концы крайних рядов которых присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами, отличающийся тем, что в нижней части правых боковых стенок наружного и внутреннего коробов устроено загрузочное отверстие, соединенное внутри с топкой и закрытое снаружи люком, поверхности наружного и внутреннего коробов и днищ в зонах первичного и вторичного контуров, соприкасающиеся с нагреваемой водой, покрыты ребристым слоем диэлектрического материала с высокой теплопроводностью с вертикальными и горизонтальными ребрами, внутри которых помещены теплоэлектрические секции, состоящие из нескольких смежных вертикальных или горизонтальных ребер, в каждом из которых помещен ряд термоэмиссионных преобразователей, концы которых параллельно соединены с контактными проводами, также выполненными из пары полос одноименных металлов M1 и М2, плотно прижатых друг к друг, расположенных вдоль длины вертикальных и горизонтальных ребер в зонах нагрева и охлаждения.
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
ТЕПЛОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 86.
27.01.2013
№216.012.2094

Способ и устройство для утилизации органических компонентов городских и промышленных отдохов

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для переработки и утилизации городских и промышленных отходов органического происхождения. Способ утилизации органических компонентов городских и промышленных отходов включает измельчение и смешивание органических компонентов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473841
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.2433

Полифункциональный ступенчатый вихревой обогреватель

Изобретение относится к газовой промышленности и может быть использовано для обогрева помещений и основного оборудования газораспределительных станций и газораспределительных пунктов путем трансформации энергии давления транспортируемого газа в тепловую. Техническим результатом является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474769
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.03.2013
№216.012.2f51

Способ и устройство для полной утилизации дымовых газов

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей, а именно для полной утилизации дымовых газов теплогенераторов. Способ полной утилизации дымовых газов включает смешение дымовых газов с озоновоздушной смесью, охлаждение до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477648
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.05.2013
№216.012.41bd

Котел отопительный газовый

Изобретение относится к бытовой топливоиспользующей аппаратуре и может быть использовано для нужд отопления и горячего водоснабжения. Технический результат по снижению энергозатрат на эксплуатацию, особенно в темное время суток, достигается тем, что котел отопительный газовый состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482399
Дата охранного документа: 20.05.2013
10.07.2013
№216.012.54c2

Полифункциональный стеклоблочный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться при нагревании воздуха, подаваемого на горение теплом дымовых газов котельных агрегатов и промышленных печей. Техническим результатом изобретения является повышение надежности и эффективности полифункционального стеклоблочного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487301
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.08.2013
№216.012.5d92

Паротурбинная гелиотеплотрубная установка

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для утилизации тепловой энергии природных источников, а именно трансформации тепловой энергии солнца, наружного воздуха и воды в механическую и электрическую для перемещения водного транспортного средства. Паротурбинная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489575
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.08.2013
№216.012.5dec

Бесшумная теплотрубная система охлаждения

Бесшумная теплотрубная система охлаждения включает источник тепла, закрытый плоский теплотрубный испаритель и конденсатор, снабженные паровыми и жидкостными патрубками, соединенными между собой паропроводом и конденсатопроводом. В испарителе внутренняя поверхность днища покрыта фитилем. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489665
Дата охранного документа: 10.08.2013
20.08.2013
№216.012.6163

Теплоэлектрический генератор

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано в теплогенераторах для одновременного получения тепловой и электрической энергии в одном аппарате. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности и эффективности теплоэлектрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490563
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.09.2013
№216.012.6ce2

Пластинчатый теплообменник с естественной подачей охлаждающего воздуха

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках без принудительной подачи охлаждающего воздуха. В пластинчатом теплообменнике с естественной подачей охлаждающего воздуха, содержащем кожух, с трубными досками и крышками, между которыми помещен пакет теплообменных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493525
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.09.2013
№216.012.6ff6

Комплексный регенеративный роторный воздухоподогреватель

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей. Техническим результатом, на решение которого направлено изобретение, является упрощение конструкции, уменьшение коррозионного износа металлической набивки путем совмещения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494313
Дата охранного документа: 27.09.2013
+ добавить свой РИД