În convertoarele termoelectrice, efectul apariției unui curent este utilizat sub efectul unei diferențe de temperatură în lanțuri constând din metale diferite sau semiconductori. Acest curent apare în circuitele acumulatorului termoelement, unde energia termică este transformată în energie electrică. Dacă luăm, de exemplu, doi conductori electrici, care sunt realizate din metale diferite și capetele lor sunt sudate, apoi cu încălzirea și răcirea la celălalt capăt al termocuplurilor conductoare de legătură (denumit, de asemenea, ca un termocuplu) - un curent electric va curge. Emf-ul creat în acest fel. va depinde de diferența de temperatură, precum și de alegerea materialelor care alcătuiesc elementul termic. Conductivitatea termică ridicată de termocupluri de metal nu permite atingerea unei diferențe semnificative de temperatură și de eficiență, astfel mare sursă. În prezent, utilizate termocuple sau elemente semiconductoare compuse dintr-un conductor și un semiconductor.
Convertoarele termoelectrice (sau generatoarele) înainte de apariția receptoarelor de tranzistor au fost folosite pe scară largă în multe țări pentru alimentarea radioului cu tuburi (au fost încălzite cu ajutorul lămpilor de kerosen sau de gaz). În timpul războiului erau cunoscuți "bowlers de gherilă" sovietici, care erau folosiți pentru gătit și, în același timp, pentru a genera energie electrică pentru alimentarea radiourilor.
Bateriile termoelectrice cu semiconductoare sunt utilizate în refrigerare și chiar în frigiderele de uz casnic. Principiul de funcționare al acestor baterii se bazează pe reversibilitatea proprietăților termoelementelor. Toate joncțiunile de răcire ale bateriei termoelectrice sunt plasate în interiorul frigiderului, iar cele încălzite sunt în exterior. Ambele sisteme de joncțiuni sunt echipate cu radiatoare metalice. Radiatoarele interne absorb căldura din camera frigorifică și externe (amplasate în spatele frigiderului) o emit la conectarea unui astfel de sistem la bateria DC. Avantajul acestor dispozitive este absența părților mobile și durabilitatea.
Eficiența bateriilor termoelectrice este de 5,6%, dar se presupune că în viitor va ajunge la 8% 10%. Din acest moment, va exista o revoluție incontestabilă în tehnica așa-numitei energii la scară redusă.
Atunci când se lucrează cu termocupluri, se utilizează de asemenea diferența de temperatură dintre stratul de suprafață al solului și aer. Este de obicei 2,6 ° C (în unele cazuri, 8,10 ° C). În acest fel, se obține o putere de 70,160 W pe metru pătrat de suprafață, care, în medie, se ridică la 1000 kW / ha.
1. Baterie termoelectrică. Luați în considerare construirea unei surse de energie termoelectrică, care este mai degrabă o valoare cognitivă, deoarece ne permite să experimentăm problemele de termoelectricitate. Sursa poate fi utilizată pentru alimentarea radiourilor tranzistor simple, modele, ventilatoare mici, etc.
În primul rând câteva remarci generale. Temperatura maximă la care poate fi încălzită un termocuplu determină punctul de topire al unuia dintre elementele. Astfel, o pereche de cupru - constantan poate fi încălzită la 350 ° C, oțel - constantan - până la 315,649 ° C (în funcție de diametrul firului). Protejarea firelor goale poate crește temperatura de încălzire. O pereche de alumel cromel poate fi încălzită la 700 ° C. 1151 ° C. Cel mai adesea este folosit sârmă cu un diametru de 0,25. 3,5 mm, cu o grosime de sârmă care suportă temperaturi mai ridicate. Pentru a crește eficiența termocuplurile ar trebui să maximizeze diferența de temperatură dintre joncțiunile (capetele) termoelementelor, adică este necesar să se aleagă perechi de metale astfel încât să se obțină forța maximă termoelectromotoare; ar trebui să se străduiască să se asigure că raportul dintre conductivitatea termică medie a materialelor și conductivitatea electrică medie a fost minim.
În tabel. 6.1 dat un număr de metale care pot fi folosite pentru a crea termoelemente. Pentru cele mai bune rezultate, ar trebui să selectați materialele care sunt cât mai îndepărtate una de cealaltă în coloană. De exemplu, o pereche de oțel (în partea de sus) - constantan (partea de jos) oferă rezultate bune, iar cuprul și argintul sunt o pereche activă scăzută. O pereche de antimoniu - bismut este cea mai bună, dar practic inaccesibilă pentru amator: dă o tensiune termoelectrică mare - circa 112 μV / ° C. În plus, fiecare material enumerat în Tabelul. 6.1, are un potențial negativ (-) față de toate celelalte, care sunt mai mari în această coloană. De exemplu, o pereche de oțel-constantă (53 μV / ° C) va avea un potențial pozitiv (+). iar constantanul este negativ (-). Într-un termocuplu, cromel-alumel, cromel va fi (+), și alumel (-).
Designul practic al bateriei termoelectrice este prezentat în Fig. 6.2. Pentru a produce o baterie de termocupluri, sunt necesare două bucăți de sârmă (oțel și constantan) cu un diametru de 0,3 mm și o lungime de 18 m fiecare. După fabricarea a 19 termocupluri (figura 6.2, b), capetele fiecărui element sunt curățate cu atenție cu șmirghel și răsucite împreună cu clești pentru aproximativ trei rotații. Apoi, capetele răsucite sunt sudate cu o torță de acetilină sau lipite cu argint pe un arzător de gaz. De asemenea, puteți aplica sudarea prin puncte (figura 6.2, h). Termocuplurile sunt montate pe o placă din azbociment, de 5 mm grosime sau mai mare, care este întărită cu brațe deasupra placajului sau a bazei de lemn cu o grosime de 20 mm. Metoda de fabricare a compușilor și a dimensiunilor este dată în Fig. 6.2, d-j. La testare, termocuplurile individuale ar trebui să dea un curent de: aproximativ 22 mA atunci când sunt încălzite cu un meci, aproximativ 30 mA după încălzire cu un arzător de alcool.
baterie termoelectric finisat este încălzit în partea de mijloc a arzătorului cu gaz, alcool sau benzină. inserați cupru se acumulează căldură și furnizează energie, de exemplu, un micromotor electric timp de câteva minute după arzător, care este punctul cel mai impresionant în timpul demonstrației. În aceste condiții, un dispozitiv de măsurare conectat la bornele unei surse de tensiune de alimentare indică aproximativ 0,5 V. În capacitatea normală a bateriei încălzitor cu ardere dă 1,5 x 0,3 A, ceea ce este suficient, de exemplu, pentru a lucra cu Fan micromotorul. Puteți construi un model al viitoarei centrale electrice, conectați un receptor radio tranzitoriu la baterie etc. În Fig. 6.2 și este prezentat un model simplificat al bateriei termoelectrice descris mai sus. Acesta transformă energia internă în scânteie electricitate și flacără cuprinde 50 până la 50 termale mm lungime atașat la inelul de azbest de linie plic de cupru cu o gaură de 6 mm, în mijloc (cămin). Bateria furnizează tensiunea de 0,6 V și curent de 8 mA (curent de scurtcircuit) din sistemul poate funcționa receptor odnotranzistorny. Și încă o mică observație. Cu conexiunea succesivă a oricărui număr de termocupluri identice (de exemplu, oțel - constantan - oțel - oțel constantan, etc.), valoarea termo-emf. la bornele de ieșire va crește, dar rezistența internă a bateriei crește cu aceeași cantitate.
Fig. 6.2. Acumulator termoelectric:
a - disc de ciment de azbest; b - termoelemente; c) joncțiunea de lucru este fixată pe disc cu fir de cupru; d - pre-instalare; e - o inserție de cupru introdusă în orificiul discului, precum și o metodă de montare a joncțiunilor "fierbinți" (acestea trebuie să fie deasupra căptușelii, dar să nu o atingă); g - vedere generală a bateriei; z - mașină de sudare pentru joncțiuni (un electrod de carbon poate fi preluat dintr-o baterie galvanică utilizată); și - o variantă a designului.
Popular în secțiune
Nou pe forum
TOP 10 "Colțul designerului"
Trimiteți-le prietenilor: