[发明专利]一种组合型热电转换装置

说明书

技术领域

本发明是涉及一种组合型热电转换装置，属飞行器热控制技术领域。

背景技术

高超声速飞行器飞行马赫数高，飞行器表面会因气动加热效应产生高温^[1]。关于气动热热电转换技术未见报道，其它领域的热电转换技术可分为两大类：直接转换类和热力循环类。直接转换类技术可以实现热能到电能的直接转换，主要有半导体温差发电技术^[2]、碱金属热电转换技术^[3-4]和磁流体发电技术^[5]；循环类热电转换技术通过热力循环先将热能转换为机械能，再带动发电机进行发电，主要有朗肯循环^[6-7]、布雷顿循环^[8]和斯特林循环^[9]。

但每种热电转换技术均存在自身弊端：半导体温差发电技术发展较为成熟，但热电转换效率较低(一般低于10％)；碱金属热电技术中核心装置BASE材料的性能衰退严重、稳定性差，应用尚不成熟；磁流体技术需要庞大的超导磁体，不适宜应用于飞行器；朗肯循环技术比较成熟，但主要适用于温度较低的环境(300℃以下)；布雷顿循环与斯特林循环系统部件较为复杂。

参考文献

[1]张纯学，晗旭.可负担的远程精确打击高超声速导弹[J].飞航导弹.2006(12).6

[2]D.M.Rowe,M.Sc.Thermoelectric Power Generation[J].Electrical Engineers,1978,V125(11):1113–1136

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[8]Bao Wen,Qin Jiang,Yu Daren Integrated Thermal Management Method of Energy Based On Closed Brayton Cycle for Scramjet.AIAA2006-4685

[9]李海伟,石林锁,李亚奇.斯特林发动机的发展与应用.能源技术.Vol.31 No.42010.8

发明内容

本发明提出一种组合型热电转换装置，适用于飞行器特殊的应用环境，有效解决了单一热电转换技术的弊端。装置回收飞行器飞行过程中的气动热能，将其转化为电能，在降低飞行器表面温度、起到热防护作用的同时，为飞行器电源系统提供一部分电能。

一种组合型热电转换装置，包括蒙皮换热器、温差发电模块、蒸发器、供给泵、涡轮、发电机、冷凝器。

蒙皮换热器从高温壁面获取热量，将热量传递给温差发电模块，温差发电模块贴合于蒙皮换热器与蒸发器之间，蒙皮换热器作为温差发电模块的高温端，蒸发器作为温差发电模块的低温端，温差发电模块输出电能，涡轮、供给泵、发电机同轴安装，蒸发器对工质进行加热，得到高温高压工质，工质冲击涡轮运转，涡轮运转带动发电机工作输出电能，并且带动供给泵对降温后工质进行加压，涡轮排出工质通过冷凝器降温与供给泵加压，输送到蒸发器中继续新一轮循环。

本发明的优点在于：