|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Термоелектрогенератори. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії Термоелектричний генератор - пристрій для безпосереднього перетворення теплової енергії на електричну. Термоелектричні генератори виготовляють на основі термоелементів. Найбільш ефективні термогенератори з використанням складних напівпровідникових з'єднань; їх потужність може досягати кількох десятків ВТ, ккд – 20% (при перепаді температур гарячих та холодних спаїв термоелементів – близько 1000 К). Т.р. особливо ефективні при використанні тепла, що виділяється під час роботи ракетних двигунів, ядерних реакторів, доменних печей та ін. Термоелектрогенератор призначений для живлення різної радіоапаратури, засобів зв'язку, освітлення та підзарядки акумуляторів. Перетворює тепло побутових джерел (керогазу, примусу, газового пальника, пічки, багаття) на електричну енергію. 1. Термоелектрогенератори на твердому паливі ТЕГ, що працює на деревному вугіллі та охолоджується водою або повітрям. Конструктивна схема показано на рис. 7.3. Їхні основні характеристики вказані в табл. 7.1.
Таблиця 7.1. Характеристики ТЕГ на деревному куті
ТЕГ з нагріванням гарячих спаїв за рахунок спалювання деревного вугілля і охолодженням холодних спаїв окропом (див. рис. 7.4, 7.5) має чавунну топку 6, в якій відбувається горіння вугілля, що завантажується в бункер 4 через горловину 1. Продукти згоряння У просторі між внутрішнім кожухом 2 і зовнішнім кожухом 3 знаходиться кипляча вода, яка підтримує температуру холодних спаїв ТЕЕЛ близько 5°C. Термоелементи 100 електрично ізольовані від конструкції установки тонкими шарами слюди. Тепловий контакт між кожухом 8 та ТЕЕЛ здійснюється легкоплавким сплавом, залитим між ними.
У ТЕГ є дві батареї ТЕЕЛ, що незалежно працюють: одна для живлення ланцюгів розжарення, інша - для живлення (за допомогою віброперетворювача) анодних і сіткових ланцюгів. Недоліки такого ТЕЕЛ: складність здійснення теплового контакту між ТЕЕЛ та холодильником, наявність киплячої води та труднощі управління вугільною топкою.
ТЕГ на дровах та вугіллі Подальший розвиток ТЕГ на твердому паливі призвело до створення ще кількох моделей більших ТЕГ потужністю до 500 Вт і більше. Ці агрегати були печі, що використовують вугілля або дрова, з термобатареями, вмонтованими в стінки. Як приклад наведемо генератори, розроблені для Далекої Півночі на 200 та 500 Вт, що працюють на будь-якому паливі - дровах, вугіллі, нафті. Генератор потужністю 200 Вт споживав близько 2 кг дров за 1 год. Він призначався для отримання електроенергії, гарячої води або пари, що використовуються у тваринництві. Проте робота ТЕГ на вугіллі нестійка через труднощі забезпечення рівномірної подачі палива. Черговий пуск ТЕГ вимагав попереднього очищення топки, вихід на потужність займав багато часу і т.п. Тому подальший розвиток ТЕГ пішов шляхом використання рідкого палива. Проміжні ТЕГ на твердому та рідкому паливі. Переваги рідкого палива викликали появу проміжних конструкцій, придатних для роботи як на рідкому, так і на твердому паливі. До таких конструкцій відноситься показана на рис. 7.6 схема встановлення ТЕГ за американським патентом.
Тут 145 термоелектричних елементів з дроту діаметром 0,5 мм закриті холодними кінцями в дно склянки бакеліту діаметром 5 см, підтримуваного триніжком. Гарячі кінці елементів нагріваються полум'ям звичайного спиртового пальника. Одна гілка ТЕЕЛ із константану, інша - зі сплаву нікелю (91%) із молібденом (9%). Вихідна напруга генератора 6 Ст. Ця схема дуже нагадує схему ТЕГ-1, але в іншому конструктивному виконанні: з металевими ТЕЕЛ та заміною багаття спиртовим пальником. 2. Термоелектрогенератори на рідкому паливі ТЕГ на гасі типу ТГК-1, ТГК-3 та ТГК-2-2-ТЕГ на гасі засновані на застосуванні як джерело тепла звичайних освітлювальних гасових ламп і поряд з отриманням електроенергії є джерелами світла. Конструктивні схеми ТГК-1, ТГК-3 і ТГК-2-2 однакові: розпечені продукти згоряння гасу нагрівають гарячі спаї ТЕЕЛ із SbZn та константану, холодні спаї мають ребра повітряного охолодження. Потужність ТГК-1 близько 1,6 Вт, ТГК-3 близько 3 Вт. Основні характеристики ТГК-3 наведено в табл. 7.2. Таблиця 7.2
На рис. 7.7 показаний генератор ТГК-3, який за своєю основною конструктивною схемою мало відрізняється від ТГК-1, але має більшу потужність. У цьому ТЕГ застосована 20-лінійна кругло-гнітлива гасова лампа 8 і 7, а металева теплова труба. 2 та 6, показана на рис. 7.7, має 14 граней для ТЕЕЛ. Кожен блок ТЕЕЛ охолоджується одним самостійним подвійним ребром 3, як і ТГК-1. Висота ТГК-3 від нижнього зрізу лампи 8 до кільця близько 1 м 1 м, діаметр радіатора 300 мм. Одноразового заправлення лампи вистачає приблизно на 10 год роботи. Генерованої ТГК-3 енергії цілком достатньо для живлення різних радіоприймачів та інших пристроїв, що споживають напругу 1 - 2 при струмі 0,3 - 0,5 А і напруга 90 - 120 В при струмі 8 - 11 мА. 3. ТЕГ на газоподібному паливі Використання газу спрощує регулювання тепла, що підводиться (легко здійснюється регулюванням тиску газу в пальнику), забезпечує гарне згоряння палива при різних температурах і не супроводжується накопиченням шлаків. Все це створює умови для тривалої та сталої роботи ТЕГ. Зокрема, п'ятдесяті роки характеризуються будівництвом трубопроводів для доставки природного газу та нафти на великі відстані до центрів споживання. З цим пов'язаний і початок у нас широкого використання ТЕГ на газоподібному паливі для катодного захисту газопроводів та інших трубопроводів від корозії (в районах, що не мають електростанцій), для забезпечення збереження трубопроводів за мінімальних витрат, а також для інших цілей. Газопроводи, що знаходяться в полі блукаючих струмів або в агресивних ґрунтах, швидко виходять з ладу внаслідок появи раковин, нориці та інших пошкоджень у тих місцях, де порушено ізоляцію трубопроводів. Станція катодного захисту трубопроводів є джерелом постійного струму потужністю до 0,5 - 1 кВт при 10 - 20 В, негативний полюс якого приєднаний за допомогою ізольованого кабелю до газопроводу, а позитивний заземлений. Для катодного захисту у Росії створено кілька типів ТЕГ потужністю від 10 до 300 Вт, зокрема ТГГ-10 і ТГГ-16. Вони мають по одній батареї ТЕЕЛ та працюють на газовому паливі. Батареї складаються із окремих секцій. Гарячий спай притиснутий до силумінового теплопередавача, холодний - до алюмінієвих ребер, що охолоджують. Батарея являє собою циліндр, в нижній частині якого вміщено газовий пальник (ПБ-40-4), до якого газ надходить під надлишковим тиском близько 0,015 атм. У встановленні ТЕГ є електромагнітний клапан, здатний відсікати подачу палива. Зазвичай газ подається до ТЕГ від газопроводів, підведених до будинків ремонтників-обхідників. Генератор ТГГ-10 в основному не відрізняється за принципом дії від генераторів загального призначення, в ньому замість гасової лампи використовується газовий пальник. У ТЕГ ТГГ-16 застосовано вдосконалений спосіб відведення тепла від гарячих газів за допомогою перфорованих дисків. Схема цього ТЕГ показано на рис. 7.8. Зазначені генератори розігріваються до робочої температури менш як за 30 хв. Витрата газу (7000 – 8000 ккал/м) становить 0,1 – 0,2 м3/год. Низький тепловий к.п.д. у цих установках несуттєвий, оскільки витрата газу мізерна, головне - надійність і простота, низькі експлуатаційні витрати.
3. Термоелектрогенератори на сонячній енергії Сонячний ТЕГ для космічних цілей ТЕГ, схема якого представлена на рис. 7.9 заснований на використанні ТЕЕЛ малих розмірів об'ємом близько 2,5 мм3 розміщених між двома паралельними пластинами (наприклад, металевої фольги) у кількості близько 3000 шт. на 1 м2; ТЕЕЛ ізольовані від пластин та з'єднані послідовно-паралельно. У космічному просторі одна пластина, звернена до Сонця, нагрівається до 300°C, інша (холодні спаї) - має температуру близько 70°C. Кожен ТЕЕЛ у цій конструкції може виробляти потужність близько 10 МВт з к. п. д. близько 2%. 1 м2 термоелектричної панелі моделі важить 10 кг і може видавати приблизно 30 - 40 Вт/м електроенергії. Виготовлено такий сонячний генератор для космічного корабля у вигляді касети поверхнею 30 см з 12 рядами ТЕЕЛ, по 12 ТЕЕЛ у кожному ряді. Він характеризувався видачею 2 Вт електроенергії під час нагрівання Сонцем у космічному просторі. Сонячні ТЕГ з плоскими поверхнями нагріву не дозволяють отримати хороший к. п. д. ТЕЕЛ (особливо в земних умовах) через малі перепади температури між гарячими і холодними спаями. Найкращі результати можна отримати, використовуючи концентратори сонячної енергії, хоча це ускладнює конструкцію.
4. Термоелектрогенератори з концентраторами сонячної енергії Як уже зазначалося, к. п. д. ТЕЕЛ зростає пропорційно різниці температур гарячого та холодного спаю а, крім того, і абсолютній температурі гарячого спаю. Тому помітне підвищення теплової економічності ТЕГ досягається застосуванням концентраторів сонячної енергії, що дають можливість підвищення температури гарячого спаю ТЕЕЛ до 1000°C. Термоелектричний геліогенератор з концентратором є термобатарею, встановлену у фокальній зоні сфероїдального або циліндричного дзеркала рис 7.10. Сонячні промені, зібрані дзеркалом, прямують на поверхню гарячих спаїв та нагрівають їх. Холодні спаї охолоджуються повітрям, водяними радіаторами або через випромінювання. Розроблено різні моделі сонячних ТЕГ з концентраторами тепла, у тому числі з великими та малими концентраторами та з акумуляторами тепла. Серйозний недолік сонячних ТЕГ із концентраторами енергії – велика вартість самих концентраторів.
1 – параболічний рефлектор; 2 – приймач сонячного тепла; 3 - ТЕЕЛ; 4 - тепловідведення Термоелектрогенератори з деякими іншими джерелами тепла Можливість використання інших джерел тепла як з великим, так і з малим перепадом температури для отримання електроенергії за допомогою ТЕЕЛ (геотермальні води, тепло людського тіла, відпрацьовані гази ракетних установок тощо) знайшла свою реалізацію в ряді своєрідних конструкцій ТЕГ. Для них найбільш підходящі термоелектричні матеріали з високою добротністю за низьких температур. До таких матеріалів можна віднести телурид свинцю з добавкою 0,1% натрію, добротність якого дорівнює 0,8-10-3 (град)-1 при 200°C та 1,410-3 (град)-1 0°C. p align="justify"> Велике практичне значення може мати використання тепла геотермальних вод. Створено експериментальні зразки ТЕГ, які придатні для використання тепла природних гарячих джерел. Недостатньо висока теплова економічність такої термоелектричної геотермальної електростанції може бути компенсована простотою і надійністю ТЕГ, здатністю працювати без обслуговуючого персоналу. Тепло людського тіла також може бути використане для створення різниці температур між гарячим та холодним спаями ТЕЕЛ. Такі ТЕГ з хороших ТЕМ здатні забезпечити отримання потужності 0,01 Вт і більше, якщо перепад температури 40 - 50°C. Декілька десятків мініатюрних ТЕЕЛ утворюють гнучкий браслет, що одягається на зап'ястя руки. Такий ТЕГ може забезпечити харчування транзисторного приймача і передавача, особливо у районах із холодним кліматом. Інший приклад пристроїв цього типу - японський напівпровідниковий радіоприймач, що не потребує гальванічних батарей або акумуляторів. Тут є термоелектричний пристрій, який дає необхідний електричний струм, якщо термопластинку надіти на руку. Автор: Магомедов А.М.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ 3D-принтер та ультразвук прискорять лікування переломів ▪ Гібрид Hyundai Sonata, що заряджається. ▪ Гіперактивність виникає через дефіцит уваги ▪ Електрична безпілотна пором MF Estelle з автопілотом
▪ розділ сайту Вимірювальна техніка. Добірка статей ▪ стаття Шемякін суд. Крилатий вислів ▪ стаття Міфологія. Велика енциклопедія для дітей та дорослих ▪ стаття Поручник. Легенди, вирощування, способи застосування ▪ стаття Зварювання скла вибухом фольги. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page