ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к источникам электроэнергии и представляет собой устройство для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую.
Известна паровая теплосиловая установка, содержащая контур продуктов сгорания топлива, контур рабочего вещества, включающий котел, пароперегреватель, турбину, конденсатор и конденсатный насос, электромеханический генератор тока и контур теплоносителя, включающий конденсатор и циркулярный насос. Турбина, конденсатор и электромеханический генератор представляют собой преобразователь тепловой энергии в электрическую (Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. М., Энергоатомиздат, 19831, стр.297).
Недостатком установки является необходимость отвода недоиспользованной тепловой энергии во внешнюю среду и ограничения надежности работы установки в связи с наличием большого количества движущихся и вращающихся узлов и деталей (турбина и электромеханический генератор).
Известен термоэлектрический генератор патенту РФ №2234161, опубликован 10.08.2004 г.
Термоэлектрический генератор содержит электрическую цепь, состоящую из p- и n-ветвей термоэлемента (обладающих различными знаками коэффициента термоэлектродвижущей силы), коммутационных (соединительных) пластин, горячих и холодных спаев и активной нагрузки, в которой происходит потребление выделяемой термоэлементом электрической энергии. Особенность термоэлектрического генератора заключается в том, что горячие спаи помещены в полость горячего потока вихревой трубы, а холодные спаи - в полость холодного потока вихревой трубы, образующихся в вихревой трубе при температурном разделении сжатого газа.
К недостаткам устройства следует отнести необходимость использования для работы термоэлектрического элемента установки для температурного разделения сжатого газа в целях охлаждения холодных спаев и нагрева горячих.
Задачей, на которую направлена разработка полезной модели, является создание термоэлектрического генератора, преобразующего тепловую энергию обессоленной морской воды и горячего рассола в электрическую энергию в установках для обессоливания морской воды.
Техническим результатом является повышение надежности работы термоэлектрического генератора, обеспечение пожарной безопасности устройства, используемого тепловую энергию установок для обессоливания морской воды для получения электрического тока.
Работа установки основана на использовании возникающей разности электрических потенциалов при разности температур горячих и холодных спаев полупроводниковых термоэлементов.
Вырабатываемая установкой электрическая мощность пропорциональна разности температур горячих и холодных спаев термоэлектрических полупроводниковых термоэлектрических батарей.
Термоэлектрический генератор представляет собой единую конструкцию, включающую в себя, последовательно-параллельное соединение термоэлектрических батарей и термоэлектрических блоков. Установка включает горячий и холодный радиаторы между которыми установлены термоэлектрические батареи. Разность температур между горячим и холодным радиаторами вызывает возникновение ЭДС между холодным и горячим спаями термобатарей.
Термоэлектрический генератор включает термоэлементы с горячими и холодными спаями. Термоэлектрический генератор включен в контуры магистралей обессоленной морской воды и горячего рассола, образуемого при опреснении морской воды и выполнен из параллельно соединенных термоэлектрических генераторов, включающих полупроводниковые термоэлектрические батареи с холодными и горячими спаями, охлаждаемыми холодными и нагреваемыми горячими радиаторами, при этом холодный радиатор подключен к трубопроводу подвода морской воды, поступающей на обессоливание, а горячий радиатор для нагрева горячих спаев термоэлектрических батарей одного термоэлектрического генератора включен в магистраль обессоленной воды, а горячий радиатор другого термоэлектрического генератора включен в магистраль горячего рассола, образуемого в установке для опреснения морской воды.
На фиг.1 представлена схема установки термоэлектрического генератора тока включенного в контуры магистралей 12 и 2 обессоленной морской воды и рассола при опреснении морской воды где, 1 - установка для опреснения морской воды, 2 - магистраль слива горячего рассола, 3 - насос для слива рассола, 4 - горячий радиатор термоэлектрического генератора I, 5 - слив горячего рассола, 6 - насос подачи морской воды для обессоливания, 7 - магистраль подачи морской воды, 8 - запорная арматура, 9 - коллектор, 10 - холодный радиатор термоэлектрического генератора II, 11 - насос подачи обессоленной воды в емкость хранения, 12 - магистраль подачи обессоленной воды в емкость хранения, 13 - горячий радиатор термоэлектрического генератора тока II, 14 - холодный радиатор термоэлектрического генератора тока, 15, 16 - термоэлектрические батареи генераторов тока I, II соответственно, 17 - трубопровод.
Морская вода из акватории по трубопроводу 7 насосом 6 подается в коллектор 9, который гидравлически связан с холодными радиаторами 10 и 14 для охлаждения холодных спаев термоэлектрических батарей генераторов II и I. Коллектор 9 для подачи морской воды в установку опреснения выполнен в виде устройства из двух и более параллельно соединенных генераторов тока гидравлически связан с магистралью подачи морской воды 7 с холодными радиаторами 10 и 14 и установкой для опреснения морской воды. Морская вода, проходящая через коллектор, связанный гидравлически с холодными радиаторами для охлаждения холодных спаев термоэлектрических батарей поддерживает постоянную температуру холодного спая термоэлектрической батареи 15 и 16, которые установлены на наружной поверхности корпуса термоэлектрических генераторов тока, из холодных радиаторов 10 и 14 термоэлектрических генераторов тока морская вода по трубопроводу 17 поступает в установку для опреснения морской воды 1. Из установки для опреснения морской воды 1 в качестве теплоносителя для нагрева горячих спаев термобатарей генератора тока I по магистрали 2 насосом 3 подается горячий рассол в радиатор 4 для нагрева горячего спая термобатареи, который поддерживает температуру горячего спая термобатареи 15 генератора I, охлажденный рассол из радиатора 4 по трубопроводу 5 сливается, а для генератора II по магистрали 12, насосом 11 в радиатор 13 для нагрева горячего спая термобатареи подается горячая обессоленная вода, которая поддерживает температуру горячего спая термобатареи 16, охлажденная обессоленная морская вода по трубопроводу 8 поступает в емкость хранения обессоленной воды.
При этом горячий спай термобатарей генераторов тока нагреваются до температуры горячего рассола и обессоленной горячей воды,
Таким образом, горячий рассол и горячая обессоленная вода обеспечивают температуру горячего спая, а холодный теплоноситель (морская вода) обеспечивает температуру холодного спая термобатареи. Разность подводимой тепловой энергии на горячий и холодный радиаторы термоэлектрического генератора тока, обеспечивает перепад температур между горячим и холодным спаями термобатареи и эквивалентно вырабатываемой электрической мощности термоэлектрических генераторов тока. Последовательная и последовательно-параллельная сборка термоэлектрических батарей и термоэлектрических блоков позволяет производить необходимый набор термоэлектрических блоков, входящих в генератор тока для увеличения общей выходной вырабатываемой электрической мощности термоэлектрических генераторов тока.
Предложенный термоэлектрический генератор преобразует тепловую энергию полученной в опреснительной установке горячей обессоленной морской воды и получаемого рассола в электрическую энергию без дополнительного оборудования.
Кроме, того, термоэлектрический генератор тока значительно снижает общую потребную мощность опреснительной установки.