Сэндвич-дымоход-термоэлектрогенератор

Номер документа 5120170063

РУБРИКА:
6. Патентное дело, изобретательство, рационализаторство

РУБРИКА ГРНТИ:
44.41.31. Установки прямого преобразования тепловой энергии в электрическую

АТРИБУТЫ:
Отрасли: электроэнергетика
Тепловая энергия: теплопроизводство
Электрическая энергия: электропроизводство
Виды топлива:
Водные ресурсы:

РЕКВИЗИТЫ:
Вид документа: Патент
Номер: 165840
Автор (принявший орган): В.И.Милкин, Н.В.Калитенков, А.Е.Шульженко, С.В.Соболева, 183010, г. Мурманск, ул. Спортивная, 13, ФГБОУ ВПО "МГТУ", патентный кабинет; телефон: (8152) 25-40-72, e-mail: office@mstu.edu.ru
Дата: 10.11.2016
Регион: Мурманская область
Источник информации: http://www.fips.ru/

ПОЛНЫЙ ТЕКСТ ДОКУМЕНТА:

 

СЭНДВИЧ-ДЫМОХОД-ТЕРМОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР

 

Полезная модель относится к универсальным фасонным элементам для установки в стальные модульные системы трубных дымоходов, преимущественно с естественной тягой, изначально или при модернизации. Устройство предназначено для утилизации тепла продуктов сгорания путем его преобразования в электрическую энергию. Устройство выполняет роль промежуточного модуля для прохода дымовых газов от топливосжигающего агрегата. Термоэлектрогенератор содержит металлический ствол. Металлический ствол выполнен в форме треугольной призмы с боковыми гранями. На боковых гранях призмы снаружи укреплены "горячими" концами термоэлементы. К «холодным» концам термоэлементов прикреплены игольчатые радиаторы для эффективного охлаждения конвективным потоком окружающего воздуха. Внутри ствола соосно установлена перфорированная цилиндрическая гильза со стартовым и финишным участками для встраивания в трубы типовых сэндвич-дымоходов. Гильза прикреплена к стволу с помощью металлических распорок. Диаметр цилиндрической гильзы соответствует внутреннему диаметру линии сэндвич-дымохода. Перфорация гильзы выполнена с выступами краев отверстий от поверхности гильзы для турбулизации дымовых газов.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи по универсализации использования термоэлектрогенераторов в широком спектре теплогенераторов, независимо от положения по углам наклона участков дымовых каналов при размещении, облегчению монтажа, повышению эффективности теплосъема.

Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в реализации возможности универсального встраивания сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора в дымовой канал стальных модульных дымоходов, повышении эффективности утилизации тепловой энергии сжигающих топливо агрегатов.

Для достижения указанного технического результата в сэндвич-дымоходе-термоэлектрогенераторе, содержащем металлический ствол для прохода дымовых газов от топливосжигающего агрегата, термоэлементы с «горячими» и «холодными» концами, металлический ствол выполнен в форме треугольной призмы, на боковых гранях которой «горячими» концами прикреплены термоэлементы, к «холодным» концам термоэлементов прикреплены игольчатые радиаторы, внутри ствола соосно размещена перфорированная цилиндрическая гильза, отверстия которой выполнены с выступами от поверхности гильзы и которая прикреплена к стволу с помощью теплопередающих креплений, при этом диаметр цилиндрической перфорированной гильзы соответствует внутреннему диаметру труб типовых сэндвич-дымоходов, по концам гильзы расположены стартовый и финишный участки для встраивания в трубы типовых сэндвич-дымоходов.

Отличительными признаками предлагаемого сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора от прототипа являются следующие:

- устройство универсально за счет использования перфорированной гильзы с диаметром, соответствующим диаметру труб типовых сэндвич-дымоходов; его можно использовать при встраивании в линии типовых металлических дымоходов, как при их монтировании, так и в действующие, путем замены используемых в сборке фасонных сэндвич-элементов;

- металлический ствол для прохода дымовых газов выполнен в виде треугольной призмы с боковыми гранями для обеспечения максимальной площади теплопередачи к плоским типовым термоэлементам при размещении их на стволе;

- металлический ствол для прохода дымовых газов увеличен в размерах, в том числе за счет дополнения внутри соосно размещенной перфорированной гильзой с диаметром, соответствующим диаметру применяемых дымоходов. Это не создает повышенного сопротивления движению дымового потока, увеличивает площадь теплообмена и из-за увеличения проходного сечения снижает скорость движения дымовых газов и повышает теплоотдачу;

- отверстия перфорированной гильзы выполнены с выступами краев от поверхности гильзы, что обеспечивает турбулизацию дымовых газов и увеличивает эффективность утилизации тепла;

- «холодные» концы термоэлементов укреплены к игольчатым радиаторам для их более эффективного охлаждения, а также обеспечивает независимое размещение в пространстве радиаторов относительно движения конвекционных или искусственных потоков окружающего воздуха.

Благодаря наличию этих признаков реализуется устройство универсального сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора с повышенной эффективностью утилизации тепла от отходящих дымовых газов типовым термоэлементам для встраивания в монтируемые и существующие стальные дымоходные системы при любом угле наклона линии труб с эффективным теплосъемом.

Предлагаемый сэндвич-дымоход-термоэлектрогенератор иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, 2.

На фиг. 1 изображен продольный разрез устройства, на фиг. 2 - поперечный разрез.

На фиг. 1, 2 позициями обозначены следующие элементы:

1 - металлический ствол в виде треугольной призмы, с закрепленной внутри металлической цилиндрической перфорированной гильзой, для прохода дымовых газов, которые поступают в ствол через перфорации металлической гильзы;

2 - дымовые газы, подвергающиеся турбулизации за счет расширения, при увеличении общего проходного сечения призмы и гильзы, с искривлением потоков за счет прохождения через перфорации в полость призмы ствола и обратно;

3 - боковые грани призмы ствола обеспечивают лучший тепловой контакт с «горячими» концами типовых универсальных термоэлектрических генераторов;

4 - термоэлементы типовые универсальные термоэлектрические генераторы, например, Б4М - в виде правильных прямоугольников с плоскостями «горячих» и «холодных» концов; а - горячие концы термоэлементов, б - холодные концы термоэлементов,

5 - перфорированная цилиндрическая гильза в виде стальной дымоходной трубы типовых калибров дымоходных систем для прохода дымовых газов, с отверстиями для их захода в призму ствола с последующим выходом;

6 - стартовый участок, обеспечивающий сочленение сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора с сжигающим топливо агрегатом или встраивания в линию труб типовых сэндвич-дымоходов;

7 - финишный участок, обеспечивающий сочленение сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора, при встраивании в линию труб типовых сэндвич-дымоходов или перехода к дымовой трубе;

8 - теплопередающее крепление в виде металлических распорок для соосной фиксации призмы ствола и перфорированной гильзы и дополнительного контактного теплоперехода от гильзы к призме;

9 - отверстия перфораций, объединяющие объем гильзы и дополнительный объем призмы, для увеличения общего проходного сечения дымохода и снижения скорости движения дымовых газов, увеличивающих теплоотдачу;

10 - игольчатые радиаторы в отличие от радиаторов с продольными ребрами обеспечивают как вертикальную, так и горизонтальную ориентацию размещения сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора в системе дымоходов для прохода дымовых газов; 

11 - выступы краев отверстий обеспечивают дополнительную турбулизацию и облегчают перетекание потоков дымовых газов в призму ствола с последующим выходом.

 

Устройство работает следующим образом.
 
Сэндвич-дымоход-термоэлектрогенератор в виде встраиваемого модуля устанавливают в стальную модульную систему трубного дымохода с подсоединением через стартовый участок 6 и финишный участок 7. Продукты сгорания в виде дымовых газов 2 от топливосжигающего агрегата теплогенератора проходят через трубный дымоход, нагревая металлический ствол 1 в виде призмы. На боковых гранях призмы 3 с внешней стороны (снаружи) «горячими» концами «а» укреплены термоэлементы 4, «холодные» концы «б» которых обращены наружу для охлаждения конвективным потоком окружающего воздуха. К «холодным» концам «б» термоэлементов 4 прикреплены игольчатые радиаторы 10. Призматическая форма металлического ствола 1 обеспечивает максимальное прилегание плоских поверхностей типовых сборок термоэлектрогенераторов к плоским поверхностям граней. Для увеличения теплоотдачи энергии дымовых газов на участке модуля сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора внутри металлического ствола 1 установлена с помощью теплопередающих креплений 8 перфорированная гильза 5 с отверстиями 9. Теплопередающие крепления 8 обеспечивают тепловыравнивание площади боковых граней 3 ствола 1 от перфорированной гильзы 5. Теплопередающие крепления 8 представляют собой металлические распорки. Уширение проходного сечения модуля за счет увеличенного сечения призмы и заполнения увеличенного внутреннего пространства движущимися дымовыми газами 2 за счет отверстий 9 перфорации в гильзе 5 снижает их скорость движения и создает турбулизацию, обеспечивая повышенную отдачу тепловой энергии стенкам ствола 1.
 
Для повышения эффективности теплосъема за счет создания усиленной турбулизации дымовых газов 2 на участке модуля сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора отверстия 9 гильзы 5 выполнены с выступами 11 краев отверстий 9 от поверхности гильзы 5. Для сохранения сечения дымового канала модульного дымохода всей системы гильза 5 выполнена цилиндрической, с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру линии типового сэндвич-дымохода. Для увеличения эффективности конвекционного охлаждения при наклонной или горизонтальной установке сэндвич-дымохода-термоэлектрогенератора металлический ствол 1 выполнен в виде трехгранной призмы с боковыми гранями 3 для размещения одной из граней параллельно или с наклоном к горизонтальной плоскости, а увеличение охлаждаемой поверхности «холодных» концов «б» производят с помощью игольчатых радиаторов 10. При этом в вертикальном положении модуля происходит естественное конвекционное движение охлаждающего воздуха и не исключается использование радиаторов с продольными плоскостными пластинами. В горизонтальном положении модуля при размещении, например, одной из граней параллельно к горизонтальной плоскости обеспечивается естественное конвекционное движение охлаждающего воздуха снизу вверх, охлаждая радиаторы боковых сторон и дополнительным охлаждением, за счет эжекции, его движением от верхней поверхности. Для обеспечения универсальности положения размещения, при использовании модуля, радиаторы выполнены игольчатыми, обеспечивающими увеличенную площадь охлаждения и конвекционный обдув в любом, отличающемся от вертикального, положении модуля.
 
В предлагаемом устройстве перфорированная цилиндрическая гильза может быть изготовлена любого необходимого диаметра для встраивания в любой калибр труб сэндвич-дымоходов, как и другие фасонные элементы дымового канала модульных дымоходов, а также может быть использовано с любыми теплогенераторами, использующими для отвода продуктов сгорания стальные цилиндрические трубные дымоходы.