SU1235425A1 - Портативный термоэлектрический генератор - Google Patents

Description

(21)3730681/24-25

(22)23.04.84

(46) 07.10.87, Бюл. № 37

(71)Ленинградское отделение Всесоюзного научно-исследовательского лроектно-конструкторского и технологического института источников тока

(72)Е.К. Иорданишвили, А.К. Никоненок , Е.З. Парпаров, Е.Г. Покорный, Л.М. Цыпкина и М.Г. Эпштейн

(53)621.362(088.8)

(56) Neild А.В. Termoelectric generators for military portable power SAE Preprints, s.a. № 670452, 10 p ( РЖЭ, 1968, 11A133).

Патент США № 3056848, кл, 136-4, опублик. 2.10.62.

Патент США № 3428496, кл. 136-208 опублик. 18.02.69.

(54)(57) 1, ПОРТАТИВНЫЙ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР на жидком органическом топливе, содержащий теплообменник холодной стороны, термоэлектрические модули, теплообменник гор чей стороны и горелочное устройство

с испарителем и,, цилиндрической горелочной насадкой с множеством огневых

отверстий, отличающийс  тем, что, с целью цовьшени  КПД те.рмоэлектрогенератора , огневые отверсти  горелочного устройства расположены напротив пазов оребрени  теплообменника гор чей стороны, а последний выполнен с тепловоспринимающими ребрами так, что их вершины равноудалены от огневых отверстий, а основани  расположены на внутренней поверхности центрального отверсти , имеющего форму, выт нутую вдоль теплоотдающих поверхностей указанного теплообменника.

2.Генератор по п. 1, о т л ичающийс  тем,что, с целью повышени  изотермичности теплоотдающих поверхнсотей, теплообменник гор чей стороны выполнен с отверсти ми, параллельными центральному отверстию и расположенными между тепловоспринимающей и теплоотдающей поверхност ми .

3.Генератор по п. 1, отличающийс  тем, что испаритель горелочного устройства снабжен стержн ми из высокотеплопроводного материала, введенными в зону горени 1 Изобретение относитс  к термоэлектрогенераторной технике, а более конкретно - к портативным термоэлек трическим генераторам, работающ11м на термоэлектрических элементах, преобразугощих тепло, получаемое от сжигани  жидкого органического топлива, в электрическую энергию. Термоэлектрический генератор (ТЭГ) предназначен дл  использовани  в качестве портативного автономного источника электропитани  радио и электроаппаратуры в экспедиционных услови х - в геологических, топографических и другого рода изыскательских парти х, а также в быту в турист ских походах, дальних поездках на автомобил х и т.п. Целью изобретени   вл етс  повыше ние КПД термоэлектрогенератора и улучшение его весогабаритных характеристик . На фиг. 1 показан предложенный ТЭГ в разрезе; на фиг. 2 - то же, вид сверху со сн той крышкой; на фиг. 3 - центральна  часть ТЭГ в а сонометрической проекции с частичным вырезом в теле теплообменника гор чей стороны. Термоэлектрический генератор име ет двустороннюю компоновку, компактен и напоминает портативный чемода чик . Несущей конструкцией ТЭГ  вл етс  легкий каркас 1, на котором смонтированы основные узлы генерато ра. На каркасе i установлены на амо тизаторах 2 объединенные в единый узел теплообменник 3 гор чей стороны , герметизированные термоэлектрические модули 4 и теплообменник холодной стороны, состо щей из двух блоков 5, представл ющих собой ради торы воздушного конвективного тепло съема. На дне 6 каркаса 1 закреплен топливнЕЛЙ бачок 7 с ручным насосом 8 и горелочное устройство, включающее в себ : цилиндрическую горелочную насадку 9 с множеством огневых отверстий 10, испарительную камеру 11, снабженную цилиндрическими медными стержн ми 12, введеными в зону горени , и сопло 13, установленное под эжекционной горловиной 14 горелочной насадки 9. Теплообменник 3 гор чей стороны представл ет собой монолитный блок с двум  плоск.ими теплоотдающими поверхност ми 15 и 52 центральным оребренным отверстием 16, поверхность которого  вл етс  тепловоспринимающей. Ребра имеют разновеликую высоту: вершины их равноудалены от огневых отверстий, а основани  расположены на внутренкен поверхности центрального отверсти  16, которое имеет форму, выт нутую вдоль плоскостей теплоотдающих поверхностей 15. В данном конкретном исполнении , (при теплоотдаче на две грани) форма отверсти  близка к эллипсу . В теле теплообменника, параллельно его центральному отверстию, между тепловоспринимающей и теплоотдающими плоскост ми, вьшолнены сквозные отверсти ,  вл ющиес  местными термическими сопротивлени ми, выравнивающими тепловой поток, Каркас 1 состоит из дна 6, четырех угловых 17 и четырех промежуточных стоек 18, св занных вверху контурной рамкой 19. На угловых стойках имеютс  вьщвижные складывающиес  опоры 20, придающие устойчивость генератору в рабочем положении. В транспортном положении опоры убиргтотс  к угловым стойкам. На каркасе установлен кожух 21 с возможностью фиксации его s различных положени х по высоте. Кожух 21 закрываетс  сверху крышкой 22. На боковых стенках кожуха имеютс  направл ющие дл  выдвжкной ручки 23 5 располол енной над КРЬШ1КОЙ. При работе термоэлектрического генератора кожух 2 фиксируетс  на каркас 1 в приподн том положении, а крышка 22 приподнимаетс  и фиксируетс  на ручке 23 над кожухом. Таким образом обеспечиваетс  свободный доступ воздуха к горелке и радиаторам воздушного теплосъема, приподн та  часть колсуха работает как выт жна  труба, увеличива  т гу воздуха, а крьщ1ка вьиолн ет роль дефлектора ь:етровой защиты и защиты от атмосферных осадков. Ручным насосом 8 созцаетс  давление в бачке 7 и топливо под напором под,ни 4аетс  в испарительную камеру 1 1 ,. проходит сопло 1 3 и через зжекционную горловину 14 поступает внутрь цилиндрической горелочной насадки 9. Здесь образуетс  горюча  смесь из топлива и воздуха5эжг-ктируемого потоком топлива при прохо- да его через горловину 14. Далее эта горюча  смесь выходит из огневьк

отверстий, при этом у каждого огневого отверсти  образуетс  свой небольшой факел пламеин и сгорание происходит равномерно над всей поверхностью горелочной насадки. Огневые отверсти  10 расположены вертикальными р дами напротив пазов 24 внутреннего оребрени  теплообменника гор чей стороны и горение происходит непосредственно в межреберном пространстве . Тепло от пламени огневых отверстий частично воспринимаетс  в нижней зоне горени , цилиндрическими стержн ми I2 и передаетс  по ним к испарительной камере 1I, а основна  часть тепла поступает на тепловоспринимающую оребренную поверхность -теплообменника гор чей стороны, проходит через тело, где через отверсти  25 ( вл ющимис  местными термическими сопротивлени ми) равномерно распредел етс  на теплоотдающие поверхности . Далее тепло поступает на термоэлектрические модули 4, проходит от гор чих к холодным спа м термоэлементов и частично преобразуетс  в электрическую энергию. Непреобразованна  часть тепла поступает на воздушные радиаторы 5 теплообменника холодной стороны и сбрасьшаетс  в атмосферу.

Предлагаема  конструкци - имеет следующие преимущества. Путем расположени  огневых отверстий напротив пазов оребрени  плам  направл етс  непосредственно в эти пазы и процесс горени  происходит в .большей степени

в межреберном пространстве, где излучением освещаетс  развита  бокова поверхность ребер. Равноудаленность вершин ребер от огневых отверстий создает идентичные услови  дл  горени  пламени всех огневых отверстий, что способствует равномерному сгоранию топлива над всей поверхностью цилиндрической горелки.

Форма отверсти  теплообменника гор чей стороны, выт нутого вдоль теплоотдающих поверхностей, позвол ет ползгчить незначительную разнотолщиннot:ть стенок теплообменника гор чей стороны. При этом ребра, расположенные основани ми на этой выт нутой поверхности, увеличиваютс  по длине по мере удалени  от центра к краевым зонам. Еще больше тепловой поток выравниваетс  отверсти ми, просверленными в теле теплообменника Таким образом, за счет создани  идентичных условий горени  пламени во всех огневых отверсти х., организации горени  пламени в межреберном пространстве теплообменника гор чей стороны и обеспечени  изотермичности теплоотдающих поверхностей -предложенный термоэлектрический генератор в наиболее простом, классическом исполнении и, более того, при двусторонней, наиболее портативной компоновке, имеет высокий тепловой и, соответственно, общий КПД.

Тепловой КПД за вленного ТЭГ составл ет 65% (у известных ТЭГ тепловой КПД имеет величину 40-45%).

Ри. /

25

ipus.d