模拟热堆热管取热与热电转换演示系统的制作方法

1.本实用新型属于热堆模拟演示领域，更具体地，涉及一种模拟热堆热管取热与热电转换演示系统。


背景技术：

2.热堆是一种清洁且高效的热能能源，在空间探测、航空航天、舰船及民用清洁高效能源具有广阔应用前景，热堆工作效率的演示与模拟系统能够模拟热堆的工作状况，提供热堆能源设计的关键数据。
3.但基于真实热堆结构的模拟演示系统具有核辐射风险，且系统结构复杂，热源功率调节难度高，不便于热堆热传导测量的模拟及演示。
4.因此，需要提出一种更为安全且易于实现热堆全系统热电转换效率精确测量的模拟热堆演示系统。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提出一种模拟热堆热管取热与热电转换演示系统，实现无核辐射风险，热源功率调节方便且能够对热堆系统热电转换效率进行精确测量。
6.为实现上述目的，本实用新型提出了一种模拟热堆热管取热与热电转换演示系统，包括：
7.感应加热模拟热堆结构，包括感应加热体以及设置于所述感应加热体外部的感应加热线圈，所述感应加热模拟热堆结构用于通过电磁感应加热模拟热堆产生热量；
8.多个热管，所述热管的一端嵌入所述感应加热体的内部，用于取出并传输由所述感应加热模拟热堆结构产生的热量；
9.集热器，所述热管的另一端嵌入所述集热器的内部，所述集热器用于扩展所述热管传输热量的散热面积；
10.绝热保温段，设置于所述感应加热模拟热堆结构与所述集热器之间且包裹多个所述热管，所述绝热保温段用于对所述热管进行保温隔热；
11.热电转换模块，设置于所述集热器的表面，用于将石墨集热器中的热能转换为电能；
12.电功率测量电路，与所述热电转换模块连接，用于测量所述热电转换模块的输出的电功率。
13.可选地，所述感应加热体的材料为铁基、镍基、铌基、钼基或钨基金属材料。
14.可选地，所述热管的管材为铁基、镍基、铌基、钼基或钨基金属材料。
15.可选地，所述热管的内部填充有金属导热工质，所述金属导热工质为锂、钠、钾、铷或铯。
16.可选地，所述绝热保温段的材料为玄武岩、莫来石、sio2、al2o3、zro2纤维或气凝胶。
17.可选地，所述集热器的材料为石墨。
18.可选地，所述热电转换模块包括多个热电转换单元，多个所述热电转换单元在所述集热器表面呈阵列排布。
19.可选地，所述电功率测量电路包括电功率消耗单元、电流表和电压表；
20.所述电功率消耗单元、所述电流表和所述热电转换模块之间形成回路，所述电流表用于测量回路电流，所述电压表用于测量所述电功率消耗单元两端的电压。
21.本实用新型的有益效果在于：
22.本实用新型通过基于电磁感应加热原理的感应加热模拟热堆结构对热堆系统进行模拟，通过热管取出感应加热模拟热堆结构内的热量并传输至石墨集热器，再在石墨集热器表面集成热电转换模块，实现热堆电源整体系统的模拟与演示，相比于真实热堆结构，本演示系统结构简单，无核辐射风险，热源功率调节方便，且易于实现全系统热电转换效率的精确测量。
23.本实用新型的系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本实用新型的特定原理。
附图说明
24.通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本实用新型示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
25.图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种模拟热堆热管取热与热电转换演示系统的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
27.实施例1
28.图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种模拟热堆热管取热与热电转换演示系统的结构示意图。
29.如图1所示，一种模拟热堆热管取热与热电转换演示系统，包括：
30.感应加热模拟热堆结构，包括感应加热体12以及设置于感应加热体12外部的感应加热线圈11，感应加热模拟热堆结构用于通过电磁感应加热模拟热堆产生热量；
31.多个热管3，热管3的一端嵌入感应加热体12的内部，用于取出并传输由感应加热模拟热堆结构产生的热量；
32.集热器4，热管3的另一端嵌入集热器4的内部，集热器4用于扩展热管3传输热量的散热面积；
33.绝热保温段2，设置于感应加热模拟热堆结构与集热器4之间且包裹多个热管3，绝
热保温段2用于对热管3进行保温隔热；
34.热电转换模块，热电转换模块设置于集热器4的表面，用于将石墨集热器4中的热能转换为电能；
35.电功率测量电路，与热电转换模块连接，用于测量热电转换模块的输出的电功率。
36.具体地，感应加热模拟热堆结构包括导磁或导电的感应加热体12以及设置于感应加热体12外部的感应加热线圈11，感应加热线圈11与交流电源连接，通过电池感应对感应加热体12进行加热，模拟热堆产热，热管3的一端嵌入感应加热体12的内部，热管3的另一端嵌入至石墨集热器4内部，多个热管3将感应加热体12产生的热量传输至集热器4内部，集热器4扩展热管3高温区域面积，热电转换模块实现热能-电能的转换，并输出至电功率测量电路，实现热堆电源整体系统的模拟与演示。
37.优选地，本实施例中热电转换模块包括多个热电转换单元5，多个热电转换单元5在集热器4表面呈阵列排布，多个热电转换单元5之间串并联实现整体的热电转换和电功率输出。
38.本实施例中，电功率测量电路包括电功率消耗单元61、电流表62和电压表63；
39.电功率消耗单元61、电流表62和热电转换模块之间形成回路，电流表62用于测量回路电流，电压表63用于测量电功率消耗单元61两端的电压。其中，电功率消耗单元61为用电器，如滑动变阻器、电机等用电器。
40.本实施例中，感应加热线圈11的功率可调，热电转换单元5的热电转换效率也可调整，根据演示系统实际需要的模拟热堆的标称功率以及系统热电转换功率确定感应线圈11的功率以及各个部件的材料。
41.其中，优选地，集热器4的材料优选为石墨或高温碳材料构成。
42.感应加热体的材料可选为铁基、镍基、铌基、钼基或钨基金属材料。
43.热管3的管材可选为铁基、镍基、铌基、钼基或钨基金属材料。
44.热管3的内部填充有金属导热工质，金属导热工质可选为锂、钠、钾、铷或铯。
45.绝热保温段2用于保证高温热管的正常运行，绝热保温段2的材料可选为玄武岩、莫来石、sio2、al2o3、zro2纤维或气凝胶。
46.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。