本发明涉及一种基于热电效应的智能热循环管理装置,属于燃气涡轮。
背景技术:
1、民用/军用燃气涡轮被誉为工业皇冠上的明珠,追求高效率、高性能的核心机,是国家工业重大发展需求。目前国外燃气轮机设计已经较为成熟,但传统的设计方法已经很难继续提高性能水平。在现有产品结构上经过循环模式的创新,从而提升效率,增加推力,具有非常大的社会经济效益。同时受限于成本、重量及改造风险,这些技术具有非常大的挑战。通过合理的热管理控制,达到整个热机循环的最大效率,是其中一条非常有前景的技术路线。但现有技术中通常采用热交换的方式对燃气涡轮进行热管理优化。
技术实现思路
1、针对上述背景技术中存在的缺陷,本发明提出一种基于热电效应的智能热循环管理装置,在燃气轮机中,通过智能电能管理系统,提高整体热循环,增加核心机功率。
2、本发明采用以下技术方案实现:
3、一种基于热电效应的智能热循环管理装置,所述热循环管理装置设于燃气涡轮中,包括设于高压压气机中间段机匣内侧的贴片、设于燃烧室进口机匣内侧的贴片,且两个位置处的贴片成对设置,各贴片之间通过n型、p型半导体相连接,形成热电材料模块一;所述热电材料模块一外接电源,利用热电效应中的帕尔贴效应,将高压压气机的部分热源导入到燃烧室进口的气流,降低高压压气机的空气温度,提高燃烧室进口温度;
4、以及设于尾喷管出口处的热电材料模块二,所述热电材料模块包括固定于尾喷管出口处的贴片以及位于外涵道低温气流中的贴片,两个位置处的贴片成对设置,各贴片之间通过n型、p型半导体相连接;所述热电材料模块二利用热电效应中的塞贝克效应,利用温差形成电势差,产生电能。
5、上述技术方案中,进一步地,所述设于高压压气机中间段机匣侧的贴片以及设于燃烧室进口内侧机匣侧的贴片均为环状。
6、进一步地,所述智能电能热管理装置还包括智能电能管理模块,所述智能电能管理模块的工作模式包括自循环模式和外接模式;所述自循环模式为:将尾喷管部分的发电量提供给高压压气机和燃烧室部分,从而降低高压压气机的温度,提高燃烧室进口的温度;外接模式:当尾喷管部分的发电量大于高压压气机和燃烧室部分的耗电量时,对外输出功率;若尾喷管部分的发电量低于高压压气机和燃烧室部分的耗电量时,利用外界系统对热电材料模块一供电。
7、进一步地,所述各贴片之间通过n型、p型半导体相连接,具体为:贴片之间交替设有n型、p型半导体,且各n型、p型半导体两端与贴片相连。
8、本发明基于热电效应的智能热循环管理装置的发明原理为:
9、本发明的智能热循环管理装置,结合燃气涡轮的结构特点,基于材料的塞贝克效应和帕尔贴效应,实现温差发电和通电制冷的效果,从而实现燃气涡轮的热管理优化。
10、本发明基于热电效应的智能热循环管理装置的优点在于:
11、1.利用热电效应的帕尔贴效应,将高压压气机的部分热源吸收,导入到燃烧室进口的气流,降低高压压气机的空气温度,提高燃烧室进口温度。此过程消耗电能。
12、2.在尾喷管出口处,通过热电效应中的塞贝克效应,形成电势差,此过程产生电能。
13、3.通过智能电能管理模块,做到边充电,边放电的功能。具备两种模式:自循环模式和外接模式。自循环模式:尾喷管部分的发电量提供给高压压气机和燃烧室部分,从而降低高压压气机的温度,提高燃烧室进口的温度。外接模式:若尾喷管部分的发电量大于高压压气机和燃烧室部分的耗电量,可以对外输出功率;当尾喷管部分的发电量低于高压压气机和燃烧室部分的耗电量时,外界系统可以对它进行充电。该功能可以显著提高循环功率,增加推力,降低燃油消耗。
14、4.采用的热电材料模块具有尺度可控、可靠性高、无污染和无噪音等特点,不会对原型结构产生影响。
1.一种基于热电效应的智能热循环管理装置,其特征在于,包括
2.根据权利要求1所述的基于热电效应的智能热循环管理装置,其特征在于,所述设于高压压气机中间段机匣侧的贴片以及设于燃烧室进口内侧机匣侧的贴片均为环状。
3.根据权利要求1所述的基于热电效应的智能热循环管理装置,其特征在于,所述智能电能热管理装置还包括智能电能管理模块,所述智能电能管理模块的工作模式包括自循环模式和外接模式;所述自循环模式为:将尾喷管部分的发电量提供给高压压气机和燃烧室部分,从而降低高压压气机的温度,提高燃烧室进口的温度;外接模式:当尾喷管部分的发电量大于高压压气机和燃烧室部分的耗电量时,对外输出功率;若尾喷管部分的发电量低于高压压气机和燃烧室部分的耗电量时,利用外界系统对热电材料模块一供电。
4.根据权利要求1所述的基于热电效应的智能热循环管理装置,其特征在于,所述各贴片之间通过n型、p型半导体相连接,具体为:贴片之间交替设有n型、p型半导体,且各n型、p型半导体两端与贴片相连。