本实用新型专利技术公开了一种热电模组热电转换效率的测试装置。加热台保护栏围在电加热台侧面周围，电加热台上安装有用于安装热电模组的测量组件，支撑杆上部固定有将测量组件压紧的压紧组件；底板上设有外罩，底板和外罩的内部空间的空隙填充绝热材料。本实用新型专利技术能够用于全面测试热电模组在不同压力、不同温差下的各项热电性能参数，为综合评价热电模组性能提供依据。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种测试装置，尤其是涉及一种热电模组热电转换效率的测试装置。
技术介绍
温差发电作为一种直接将热能转化为电能的新型发电形式，具有无噪音、无磨损、无介质泄漏、体积小、重量轻、移动方便、使用寿命长等诸多优点。一方面为部分供电不便的场合提供了一种新的供电形式，如太空探索、偏远地区远距离信号传输、海上无人信号灯、体内微型机器人等；另一方面在余热回收方面也表现出了巨大的潜力，当今社会中，壁炉、炼钢厂、汽车尾气等都存在大量余热浪费情况，对这些低品位热源，温差发电提供了一种新的利用形式，如果能对这些余热加以回收，将会产生巨大的经济效益。在将热能转化为电能的温差发电器件中，热电模组作为核心部件，一般由上下陶瓷板、导电电极，P型热电臂、N型热电臂等构成。P、N型热电臂依次交替排列，并通过导电电极串联起来，上下端面盖上陶瓷板起绝缘保护作用。当热电模组两端存在温差时，P型热电臂中空穴与N型热电臂中的电子在热端浓度较高，载流子受热激发由热端向冷端移动，从而形成温差电动势。热电模组的性能受到材料、制备工艺等影响，更是对热电模组的应用起到了决定性的作用，因此需要合适的测量装置来测试热电模组的性能，传统的测试装置一般只能测试热电模组的开环输出电压及输出功率，无法得到热电模组转换效率这一重要数据；而测试热电模组转换效率的装置所采用的热流量传感器成本高、使用复杂。查阅相关专利可知，武汉理工大学于2015年申请了专利“一种热电模块特性测试装置”(专利申请号：201510731043.1)，该专利搭建了一个测量热电模组特性的装置，由试验台架、热电模组、恒温热源、冷端换热器、电子负载、水箱、水泵、冷却装置、热端温度控制装置、冷端温度控制装置、数据采集器、电源等部分组成，但只能测试得到热电模块的电压、电流、电阻和功率参数，无法测量转换效率；中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司于2014年申请了专利“热电模块的测试系统及热电模块的测试方法”(专利申请号：201410256942.6)，该专利搭建了一个测试系统包括电学性能测试单元、热通量检测单元和处理器，能够测量计算得到热电转换效率，但其通过布置多个热流片测量冷端热流量，成本高，使用复杂，也无法直接获得输入热流量等数据，同时因为没有绝热存在热损失造成测量不准确问题。基于上述背景，提出一种热电模组热电转换效率的测试装置，该测试装置可准确测量得到施加于热电模组的压力大小、模组的冷热端温度等测试参数以及热电模组内阻、输出电压、输出功率、转换效率等性能参数，对获取热电模组在不同外部压力、不同温度差下的性能输出从而综合评价热电模组的热电性能具有重要意义。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本技术提出一种热电模组热电转换效率的测试装置。本技术采用的技术方案是：本技术装置包括外罩、绝热材料、支撑杆、热电模组、加热台保护栏、电加热台和底板；电加热台通过底部四角的支撑螺钉水平固定在底板上，四根支撑螺钉均布布置，三根支撑杆沿周围竖直固定在底板上，加热台保护栏套在三根支撑杆的下部，加热台保护栏围在电加热台侧面周围，加热台保护栏和电加热台之间具有间隙，电加热台上安装有用于安装热电模组的测量组件，支撑杆上部固定有压紧组件，压紧组件位于测量组件上方将测量组件压紧；底板上设有用于封装围绕起来的外罩，测量组件、压紧组件、电加热台和三根支撑杆均置于在底板和外罩之间形成的内部空间中，底板和外罩之间形成的内部空间中的空隙均填充绝热材料。所述的测量组件包括上标准测量块、下标准测量块和水冷头，下标准测量块、热电模组、上标准测量块和水冷头从下到上依次置于电加热台上，热电模组下端为热端并与下标准测量块相接触，上端为冷端与上标准测量块相接触，上标准测量块和下标准测量块侧壁的上部和下部均安装有一铠装热电偶，热电模组两电极与外围测试电路相连，水冷头设有与水源连接的入口和出口。所述上标准测量块靠近水冷头的侧壁上部、热电模组的侧壁下部处均开有小孔，并分别安装一组铠装热电偶。所述下标准测量块靠近热电模组的侧壁上部、电加热台的侧壁下部处均开有小孔，并分别安装一组铠装热电偶。所述的压紧组件包括压紧块、压力传感器、压紧螺母和弹簧，压紧块套在三根支撑杆上，三根支撑杆顶端均通过螺纹套有压紧螺母，压紧螺母和压紧块顶面之间连接有弹簧，弹簧套在支撑杆；所述测量组件的水冷头顶面与压紧块底面之间沿水平面周围均布地设有用于测量施加于热电模组压力值的三组压力传感器，三组压力传感器沿压紧块压力施加方向布置，压紧螺母通过弹簧对压紧块施加压力，进而通过所述测量组件的水冷头传递到热电模组，使得水冷头、上标准测量块、热电模组、下标准测量块、电加热台之间各接触面良好接触。所述的支撑杆底部为阶梯轴结构，小端在上，大端在下，加热台保护栏定位安装在阶梯轴的轴肩上，起支撑起保护作用。所述上标准测量块和下标准测量块为铜、铝合金等具有热导率大于50W/(m·K)的高热导率材料，且已知热导率值。所述水冷头内腔带有翅片结构，使得内腔在入口和出口之间形成S形流道。所述的外围测试电路包括滑动变阻器RLoad、电压表和电流表滑动变阻器RLoad和热电模组串联构成闭合回路，电压表测量输出电压，电流表测量回路电流。(热电模组就是相当于电源Uoc和内阻Rin部分，可以理解为一个干电池)通过调节滑动变阻器RLoad的阻值，得到热电模组在不同外部负载下的输出电压和输出电流，进而计算热电模组内阻Rin，并计算得到热电模组的最大输出功率Pout。本技术采用温度可控的电加热台对热电模组热端进行加热，采用控制通过水冷头的冷却水流量及流速(水冷头本身没法控制水流量，控制的是外部的水泵)对热电模组冷端进行冷却，并通过压紧装置施加压力保证各连接面良好接触，从而使热电模组两端保持稳定温差并产生电动势，压紧装置的弹簧为系统热膨胀提供保护；通过外围电路及上下标准测量块上测量得到的温度值可以计算得到热电模组在不同条件下的输出功率及热端输入热流量，从而得到其转换效率。本技术具有的有益效果是：1.该测试装置可通过控制电加热台温度对热电模组热端进行加热，控制水冷块冷却水水流量和流速对热电模组冷端进行冷却，并通过压紧装置压紧保证各连接平面有良好接触，从而使热电模组两端保持稳定温差并产生电动势；2.该测试装置中弹簧可为测试过程中装置热膨胀提供保护；3.该测试装置可以通过上下标准测量块测量得到的温度值计算得到热电模组冷端、热端的温度值；4.该测试装置可通过外围电路测试计算得到热电模组在不同的温差及不同的外部压力下，热电模组的开环电压、内阻、输出功率，通过上下标准测量块测试计算得到输入热电模组的热流量，从而计算得到热电模组的转换效率；本技术装置结构简单，经济实用，可准确测试得到施加于热电模组的压力大小、模组的冷热端温度等测试参数以及热电模组内阻、输出电压、输出功率、转换效率等性能参数，对获取热电模组在不同外部压力、不同温度差下的性能输出从而综合评价热电模组的热电性能具有重要意义。附图说明图1是本技术测试装置的主视图。图2是本技术测试装置去除了外罩和绝热材料后的左视图。图3是本技术测试装置去除绝热材料后的俯视图。图4是本技术水冷头结构图。图5是本技术实施中的热流量测试原本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热电模组热电转换效率的测试装置，其特征在于：包括外罩(1)、绝热材料(2)、支撑杆(3)、热电模组(11)、加热台保护栏(13)、电加热台(14)和底板(16)；电加热台(14)通过底部四角的支撑螺钉(15)水平固定在底板(16)上，三根支撑杆(3)沿周围竖直固定在底板(16)上，加热台保护栏(13)套在三根支撑杆(3)的下部，加热台保护栏(13)围在电加热台(14)侧面周围，加热台保护栏(13)和电加热台(14)之间具有间隙，电加热台(14)上安装有用于安装热电模组(11)的测量组件，支撑杆(3)上部固定有压紧组件，压紧组件位于测量组件上方将测量组件压紧；底板(16)上设有用于封装围绕起来的外罩(1)，底板(16)和外罩(1)之间形成的内部空间中的空隙均填充绝热材料(2)。
【技术特征摘要】
1.一种热电模组热电转换效率的测试装置，其特征在于：包括外罩(1)、绝热材料(2)、支撑杆(3)、热电模组(11)、加热台保护栏(13)、电加热台(14)和底板(16)；电加热台(14)通过底部四角的支撑螺钉(15)水平固定在底板(16)上，三根支撑杆(3)沿周围竖直固定在底板(16)上，加热台保护栏(13)套在三根支撑杆(3)的下部，加热台保护栏(13)围在电加热台(14)侧面周围，加热台保护栏(13)和电加热台(14)之间具有间隙，电加热台(14)上安装有用于安装热电模组(11)的测量组件，支撑杆(3)上部固定有压紧组件，压紧组件位于测量组件上方将测量组件压紧；底板(16)上设有用于封装围绕起来的外罩(1)，底板(16)和外罩(1)之间形成的内部空间中的空隙均填充绝热材料(2)。2.根据权利要求1所述的一种热电模组热电转换效率的测试装置，其特征在于：所述的测量组件包括上标准测量块(9)、下标准测量块(12)和水冷头(8)，下标准测量块(12)、热电模组(11)、上标准测量块(9)和水冷头(8)从下到上依次置于电加热台(14)上，热电模组(11)下端为热端并与下标准测量块(12)相接触，上端为冷端与上标准测量块(9)相接触，上标准测量块(9)和下标准测量块(12)侧壁的上部和下部均安装有一铠...
【专利技术属性】
技术研发人员：李佳碧，梅德庆，谌礼群，王辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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