鹼金屬熱電轉換器用隔熱器的製作方法

2023-06-07 02:21:26 4

專利名稱：鹼金屬熱電轉換器用隔熱器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及隔熱設備技術領域，具體涉及到一種鹼金屬熱電轉換器用隔熱
O
背景技術：
鹼金屬熱電轉換器(AMTEC)是指將熱量和電荷的物質不經過機械傳動而直接轉變為電能，是現代科學技術領域中的最新成就之一。鹼金屬熱電直接轉換其特點是體積小、 重量輕、無運動部件、無噪聲、可靠性高、無需維護、高效率和高功率密度等令人矚目的特點。主要適用於核能、化石能、太陽能等多種形式的熱源，在航空航天、地面、深水等空間領域，都有很好的應用前景。在現有的鹼金屬熱電轉換過程中，由於鹼金屬熱電轉換器(AMTEC)是能量轉換設備的關鍵部件之一，熱量利用率的高低直接決定著其發電效率。如何將熱電轉換過程中高溫端的熱量輻射損失降到最低是目前迫切需要解決的。
發明內容本實用新型目的是提供一種減少高溫端的熱量損失、提高轉換效率的鹼金屬熱電轉換器用隔熱器。本實用新型的技術解決方案為一種鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，其特殊之處在於包括隔熱罩11、至少一個拱形隔熱層14、限位支撐環13、球面支撐體15、支撐體12 ；所述隔熱罩11包括拱形上端面和圓筒狀側面，其可將BASE管2與蒸發器9包圍且圓筒狀側面與厚熱壁3之間留有空隙；所述隔熱層14設置在隔熱罩11的上端面的正上方，所述球面狀隔熱層14與隔熱罩11的上端面之間被位於中心的限位支撐環13和位於圓周的多個球面支撐件15定位緊固；所述限位支撐環13的中心用於穿過回流芯體7 ；所述多個支撐件12用於將隔熱罩11固定於厚熱壁3上。上述隔熱罩11以及隔熱層14的內壁上塗覆有輻射塗層。上述隔熱層14的數量為兩個，所述兩個隔熱層14上下疊放且中間設置有間隙，所述兩個隔熱層14之間被位於中心的限位支撐環13和位於圓周的多個球面支撐件15定位緊固。上述隔熱罩11採用在在真空條件下具有消氣特點的金屬及其合金。上述隔熱罩11採用鈮、鋯、鉿或其合金。上述輻射塗層為金屬銠。上述隔熱罩11下端為多孔結構。本實用新型所具有的優點1、本實用新型為鹼金屬熱電轉換器，可減小熱輻射損失，使高溫端與低溫端形成一定的溫度差、壓強差，提高鹼金屬熱電轉換器轉換效率、輸出功率，為外界負載提供更平穩、更可靠的功率輸出。2、本實用新型將隔熱罩設置為拱形的，可有效的將鹼金屬熱電轉換器(AMTEC)高溫端10的熱輻射聚集，有效的降低了高溫端的熱量散發到低溫端。3、本實用新型在隔熱罩內部採用金屬銠作為輻射塗層，能有效的將熱輻射聚集在隔熱罩內，使整個轉換器中熱輻射16損失減小，提高鹼金屬熱電轉換器轉換效率、輸出功率。

圖1為本實用新型鹼金屬熱電轉換器用隔熱器的主視圖；圖2為圖1的仰視圖；圖3為本實用新型隔熱器在鹼金屬熱電轉換器中的安裝示意圖及工質蒸汽對流路徑圖；圖4為鹼金屬熱電轉換器的熱能輻射示意圖；具體實施方式
如圖1、2所示，本實用新型鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，包括隔熱罩11、至少一個拱形隔熱層14、限位支撐環13、球面支撐體15、支撐體12 ；隔熱罩11包括拱形上端面和圓筒狀側面，其可將BASE管2與蒸發器9包圍且圓筒狀側面與厚熱壁3之間留有空隙；隔熱層14設置在隔熱罩11的上端面的正上方，球面狀隔熱層14與隔熱罩11的上端面之間被位於中心的限位支撐環13和位於圓周的多個球面支撐件15定位緊固；限位支撐環13的中心用於穿過回流芯體7 ；多個支撐件12用於將隔熱罩11固定於厚熱壁3上。隔熱器的隔熱罩11將BASE管2與蒸發器9包圍，頂端球面狀隔熱層14之間以中心限位支撐環13定位緊固，球面支撐體15支撐，外側採用支撐體12固定於厚熱壁3，將其固定於整個鹼金屬熱電轉換器之中。BASE管2外壁還原的工質蒸汽6在上升的時候遇到隔熱器8，蒸汽將會沿著隔熱罩壁11通過厚熱壁3與隔熱罩11之間的間隙上升到低溫端5。在這個過程中， 通過高溫端BASE管2、蒸發器9、熱盤1等以熱輻射形式輸出的熱量，在隔熱器8中經過球面狀隔熱層14與隔熱罩11有效的將大部分熱量聚集在隔熱器8當中，用來減小鹼金屬熱電轉換器內部輻射熱16傳遞。這樣可以減小轉換器內部的總熱量損失，降低低溫端5的溫度，提高BASE組件的工作溫度，防止工質蒸汽6在BASE管2內部形成凝結(防止轉換器內部短路)，最後總體體現為熱電轉換效率與輸出功率的提高。隔熱器本身具有體積小、重量輕、結構簡單、便於加工等優點。該隔熱器8可有效的將鹼金屬熱電轉換器高溫端10的熱輻射16聚集，使BASE管2、蒸發器9、熱盤1輻射出的熱量，以①一②一③一④一⑤一⑥一⑦一⑧的路徑對流，並通過隔熱罩11內部的防輻射塗層降低隔熱罩11自身熱輻射16損失，能有效地將熱能轉換為電能，能使整個轉換器中熱輻射16損失減小，工質蒸汽流均勻，平穩的流向低溫端5，以最大限度的提高熱量利用效率。鹼金屬工質蒸汽6在冷凝器4凝結，工質以液態形式通過回流芯體7到達蒸發器9，如此循環。在其高溫端10與低溫端5形成一定的溫度差、壓強差，能更好的提高鹼金屬熱電轉換器轉換效率和輸出功率，為外界負載提供更平穩、更可靠的功率輸出。本實用新型的隔熱罩11和球面狀隔熱層14採用耐1000K以上的金屬材料均可，尤其是在真空條件下具有消氣特點的金屬及其合金(如鈮、鋯、鉿等)為佳。為了保證隔熱效果，使熱輻射16有效的轉換成電能，其隔熱罩11結構可以嵌套(如球面狀隔熱層14)，即可採用一層或多層結構實現。隔熱罩11下端可加工多孔方式來有效的保證工質蒸汽6流通，使工質蒸汽6均勻、平穩的流向低溫端5。本實用新型的隔熱罩11內部採用金屬銠作為輻射塗層，能有效的將熱輻射16聚集在隔熱罩11內，使整個轉換器中熱輻射16損失減小，提高鹼金屬熱電轉換器轉換效率和輸出功率。本實用新型用於鹼金屬熱電轉換器時對於工質蒸汽6的對流方式如圖3所示。本實用新型用於鹼金屬熱電轉換器時熱能輻射16方式如圖4所示。
權利要求1.一種鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，其特徵在於包括隔熱罩(11)、至少一個拱形隔熱層(14)、限位支撐環(13)、球面支撐體(15)、支撐體(1 ；所述隔熱罩(11)包括拱形上端面和圓筒狀側面，其可將BASE管O)與蒸發器(9)包圍且圓筒狀側面與厚熱壁(3)之間留有空隙；所述隔熱層(14)設置在隔熱罩(11)的上端面的正上方，所述球面狀隔熱層 (14)與隔熱罩(11)的上端面之間被位於中心的限位支撐環(13)和位於圓周的多個球面支撐件(1 定位緊固；所述限位支撐環(1 的中心用於穿過回流芯體(7)；所述多個支撐件 (12)用於將隔熱罩(11)固定於厚熱壁(3)上。
2.根據權利要求1所述的鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，其特徵在於所述隔熱罩(11) 以及隔熱層(14)的內壁上塗覆有輻射塗層。
3.根據權利要求1或2所述的鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，其特徵在於所述隔熱層 (14)的數量為兩個，所述兩個隔熱層(14)上下疊放且中間設置有間隙，所述兩個隔熱層 (14)之間被位於中心的限位支撐環(13)和位於圓周的多個球面支撐件(15)定位緊固。
4.根據權利要求3所述的鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，其特徵在於所述隔熱罩(11) 採用在在真空條件下具有消氣特點的金屬及其合金。
5.根據權利要求4所述的鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，其特徵在於所述隔熱罩(11) 採用鈮、鋯、鉿或其合金。
6.根據權利要求4所述的鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，其特徵在於所述輻射塗層為金屬銠。
7.根據權利要求3所述的鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，其特徵在於所述隔熱罩(11) 下端為多孔結構。
專利摘要本實用新型涉及鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，包括隔熱罩、至少一個拱形隔熱層、限位支撐環、球面支撐體、支撐體；隔熱罩包括拱形上端面和圓筒狀側面，其可將BASE管與蒸發器包圍且圓筒狀側面與厚熱壁之間留有空隙；隔熱層設置在隔熱罩的上端面的正上方，球面狀隔熱層與隔熱罩的上端面之間被位於中心的限位支撐環和位於圓周的多個球面支撐件定位緊固；限位支撐環的中心用於穿過回流芯體；多個支撐件用於將隔熱罩固定於厚熱壁上。本實用新型目的是提供一種減少高溫端的熱量損失、提高轉換效率的鹼金屬熱電轉換器用隔熱器，提高鹼金屬熱電轉換器轉換效率、輸出功率，為外界負載提供更平穩、更可靠的功率輸出。
文檔編號H01G9/21GK202159585SQ20102067056
公開日2012年3月7日 申請日期2010年12月20日 優先權日2010年12月20日
發明者劉歡, 劉福傑, 王浩靜, 王磊濤, 王紅飛, 範立東 申請人:西安航科等離子體科技有限公司