一种多用途温差发电炉的制作方法

本发明属于温差发电技术领域，具体涉及一种多用途温差发电炉。

背景技术

经济的发展和社会的进步使得能源问题日益突出，在2015年我国能源消费量占全球的23％，占能源消费增长的34％。新能源的开发以及对现有能源的充分利用是目前解决能源问题的两个主要方法。化石燃料对环境的污染及其总量的限制让人们把目光转向太阳能、地热能以及潮汐能等新型能源。但在新能源成熟之前对化石燃料等已有能源的充分利用是目前能源问题的一条重要解决途径。

目前化石燃料的利用存在很多能量损失：火电厂的排烟损失；锅炉炉膛散热损失等。如何针对能量损失的部分进行余热利用是目前国内外关于能源问题研究的重要领域。各大餐饮集团、学校食堂以及千家万户的厨房都离不开烹饪环节，烹饪食品的过程中会有大量的余热损失，如果能将这部分余热进行利用将会极大地缓解目前能源紧缺的现状。

温差发电作为一种绿色环保的能量转换技术，可以将热能直接转化为电能加以利用。温差发电因为具有设备体积小、运行无噪声、工作寿命长且无污染等优点，在低品位能源应用领域有着独特的优势，温差发电可针对工业废热、地热、内燃机余热、太阳能等进行能量转化，是一种实际工程中常用的能量转化技术。

技术实现要素：

本发明设计了一种多用途温差发电炉，利用野外露营柴炉的高温和户外冷水之间的温差进行温差发电，为野外求生和探险过程中提供可备选的电源，为以后温差发电技术用于其他产品提供可行的方案。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多用途温差发电炉，包括燃烧室、冷却室、温差发电片托盘、炉盖、排水口和支架；

燃烧室，是由钢板焊接组成的矩形空间，燃烧室四周侧面外壁上安装温差发电片托盘，考虑到燃烧的进气问题，在燃烧室底部设置有通气孔；

温差发电片托盘，是通过刻槽来固定温差发电片的，温差发电片嵌入到温差发电片托盘的刻槽内固定，每个托盘安装若干温差发电片，温差发电片数量根据需求确定，温差发电片托盘贴合固定到燃烧室钢板外壁上，每片温差发电片都有两条引线，温差发电片托盘上设置有直槽，直槽与燃烧室钢板外壁构成密闭空间，引线统一通过直槽引出温差发电炉炉体外，在炉体底部有供引线引出的接口，引线接通用电器；温差发电片托盘固定安装在燃烧室四周侧面的外壁上，燃烧室每个侧面外壁上的温差发电片托盘上的温差发电片并联连接，形成一组；四组温差发电片相互之间串联连接；由串、并联接电阻的变化规律可知，串联电路电流不变，电阻变大，则电压变大——每组发电片之间串联，给用电器提供了更高的电压；并联电路电压不变，电流变大，则功率变大——每组发电片内部并联，提高功率的同时，保证整个线路的连通性，避免全部串联时一部分损坏而使整个发电装置停止供电的情况。

冷却室环绕燃烧室布置，冷却室和燃烧室构成多用途温差发电炉的炉体，冷却室中采用水冷的方式控制温差发电片的冷端温度，利用热水蒸发的原理保持冷端温度稳定在100℃，贴近燃烧室的热端温度超过200℃，这样就可以维持100℃以上的温差，保证温差发电片的工作性能，冷却室下端设置有排水出口，可以排出多余的热水供外界使用；

炉盖，盖合在燃烧室和冷却室构成的炉体上。

支架，用于将发电炉整体与地面隔开，一方面起到温差发电时与地面的隔热作用，另一方面抬高燃烧室可以帮助燃烧室底部的通气孔进气。

进一步地，所述的冷却室是与燃烧室同轴线且环绕燃烧室的矩形空间。

进一步地，所述的温差发电片托盘螺纹连接安装在燃烧室四周侧面的外壁上。

进一步地，所述的在炉体底部有供引线引出的接口，引线接口处安装整流器。

进一步地，所述的炉盖为可折叠分体结构，盖合冷却室和燃烧室的部分能够单独打开/盖合。

进一步地，所述的炉盖上设置有进水口，通过炉盖上的进水口向冷却室注水。

本发明的工作原理如下：

本发明发电炉基于塞贝克效应，所谓塞贝克效应又指第一热电效应或温差电现象。原理示意图如图4所示，对于不存在温差的材料，其载流子也是均匀分布，当冷热端面存在温差时，处于热端的载流子具有了较大的动能，趋于向冷端扩散。对于半导体来说，在温度梯度的驱动下，n型材料内的自由电子和p型材料内的空穴分别由高温端向低温端迁移，由于单个空穴所携带的电荷与自由电子相同，而电性相反，从而在p-n电偶臂两端形成电势差，成为温差电动势。发电片由n型材料和p型材料组成，两种不同导体组成的闭合回路接点处存在温差时，回路中会出现电动势。

本发明利用户外柴火作为热源、户外水作为冷源在温差发电片两面产生温差，当温差大于60℃时，温差发电片便可以产生电流，产生的电流经整流器汇总，可供外部小型用电设备如手机、充电宝等使用；本发明发电炉在给温差发电片供热的同时还可以为作为冷却端的水进行加热，在大气压力下，水温最大能到100℃，而火焰能使炉面达到300℃，能保证200℃的温差，保证电量输出，这时户外水经高温沸腾可以直接饮用或产生的水蒸汽可以冷凝成纯净水，在户外保证饮水安全。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、体积较小，适合野外携带；

2、操作简单，使用方便，原材料易得，只需在炉体内加入户外水和点燃干枯树枝等便可输出电能；

3、利用水作为冷端，较风冷式野外炉电源有以下两点优势：水蒸发能带走大量热量，具有更好的散热性能，发电片输出电能更多；水在沸腾后会达到一个稳定温度值(大气压力下为100℃)，从而使发电片两端温差接近恒定，故输出电流、电压更稳定；

4、功能多样化，做饭、烧水、充电可以同时进行，充分利用了燃烧的热量，冷却室内的户外水经高温沸腾可以直接饮用或产生的水蒸汽可以冷凝成纯净水，在户外保证饮水安全；

5、对烹饪过程进行温差发电利用其余热，能够有效的缓解能源消耗现状，提高能量利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中多用途温差发电炉的结构示意图；

图2是图1中温差发电片托盘的结构示意图；

图3是本发明实施例1中燃烧室外壁上温差发电片电连接排列方式示意图；

图4是本发明温差发电原理示意图；

图中：1、燃烧室，2、冷却室，3、温差发电片托盘，4、炉盖，5、排水口，6、支架，7、进水口，8、直槽，9、刻槽。

具体实施方式

下面结合实例对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例1

如图1所示，一种多用途温差发电炉，包括燃烧室1、冷却室2、温差发电片托盘3、炉盖4、排水口5和支架6；其中：燃烧室1是由4块160mm×120mm×5mm的钢板焊接组成的矩形空间，燃烧室1的四周的每个侧面上加工有4个孔，以便于安装温差发电片托盘3，考虑到燃烧的进气问题，在燃烧室1底部设置有通气孔，燃烧室底部加工有槽型通气孔；冷却室2环绕燃烧室1布置，是与燃烧室1同轴线且环绕燃烧室1的矩形空间，冷却室2和燃烧室1构成多用途温差发电炉的炉体，冷却室2下端设置有排水出口5，可以排出多余的热水供外界使用；炉盖4盖合在燃烧室和冷却室构成的炉体上，炉盖4为可折叠分体结构，盖合燃烧室1和冷却室2的部分能够单独打开/盖合，炉盖4上设置有进水口7，通过炉盖4上的进水口7向冷却室2注水。

如图2所示，温差发电片托盘3是通过刻槽9来固定温差发电片的，温差发电片嵌入到温差发电片托盘的刻槽9内固定，根据本实施例中燃烧室体积及需求，每个温差发电片托盘3上安装4片温差发电片，即燃烧室1的四周外壁上一共贴有16片温差发电片，温差发电片托盘3将温差发电片扣在燃烧室1四周钢板外壁上，并通过螺栓将温差发电片托盘3四角螺纹连接在燃烧室1外壁上。每片温差发电片都有两条引线，温差发电片托盘2上的直槽8与燃烧室1钢板外壁构成密闭空间，引线统一通过直槽8引出温差发电炉炉体外，在炉体底部有供引线引出的接口，引线接口处安装整流器，电流经整流器汇总，可供外部小型用电设备如手机、充电宝等使用。

如图3所示，燃烧室1四周钢板外壁上共螺纹固定安装4个温差发电片托盘2，每个温差发电片托盘3上安装4片温差发电片，即燃烧室1的四周外壁上一共贴有16片温差发电片，每面燃烧室1外壁上的4片温差发电片并联连接，形成一组；燃烧室1四周外壁上的四组温差发电片组相互之间串联连接，由串、并联接电阻的变化规律可知，串联电路电流不变，电阻变大，则电压变大——每组发电片之间串联，给用电器提供了更高的电压；并联电路电压不变，电流变大，则功率变大——每组发电片内部并联，提高功率的同时，保证整个线路的连通性，避免全部串联时一部分损坏而使整个发电装置停止供电的情况。

本发电炉基于塞贝克效应，利用户外柴火作为热源、户外水作为冷源在温差发电片两面产生温差，冷却室2中采用水冷的方式控制温差发电片的冷端温度，利用热水蒸发的原理保持冷端温度稳定在100℃，贴近燃烧室1的热端温度超过200℃，这样就可以维持100℃以上的温差，保证温差发电片的工作性能。当温差大于60℃时，温差发电片便可以产生电流，产生的电流经整流器汇总，可供外部小型用电设备如手机、充电宝等使用；本发明发电炉在给温差发电片供热的同时还可以为作为冷却端的水进行加热，在大气压力下，水温最大能到100℃，而火焰能使炉面达到300℃，能保证200℃的温差，保证电量输出，这时户外水经高温沸腾可以直接饮用或产生的水蒸汽可以冷凝成纯净水，在户外保证饮水安全。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。