Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [22] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93

Для последующего расчета необходима разработка эскиза теплопередающей поверхности термоэлектрогенератора и оценка ее толщины, значений коэффициентов теплопередачи через отдельные слои многослойной стенки при значениях Т и Т соответственно. Знание этих величин, а также предварительных значений коэффициентов теплоотдачи а-,-. и а. х позволяет в первом приближении вычислить коэффициенты теплопередачи k-,

и т.х-

Поскольку значения (-у-) и т]тах позволяют определить

величины удельных тепловых потоков по горячей ((7т. Д и холодной ((?т. х) сторонам термоэлектрогенератора, на основании формул теплопередачи в первом приближении находятся действительные значения и и перепад температур на полупроводниковом веществе АТ. Знание температурного диапазона позволяет перейти к установлению значений термоэлектрических характеристик материалов р- и п-типов. По графикам зависимостей as = = as (Г); о = о (Г); Я, = Я, (Г); т = т (Г) находятся значения коэффициентов термоэдс, удельной тепло- и электропроводности, а также коэффициента Томсона для р- и п-стержней термоэлемента при температурах и Т. Далее определяются среднеинтеграль-ные значения этих величин в диапазоне -и в первом при-

F ближении величины -~, z и Мо-

Используя значения термоэлектрических характеристик вещества и исходные значения Р,.эг и f/тэг, можно определить количество последовательно (посл) соединенных термоэлементов, параллельно (лз;,) соединенных термобатарей и общее количество термоэлементов:

Наконец, в первом приближении рассчитывается величина 1„.

После определения составляющих уравнений энергетического

баланса для горячих и холодных спаев могут быть получены зна-Р

чения Р, и "Hiiax. Если совпадение этих величин с ранее заданными значениями неудовлетворительно, весь расчет следует повторить во втором приближении. Обычно при соответствующих навыках это оказывается достаточным. Если результаты расчета, выполненного методом последовательных приближений, оказываются приемлемыми, то это позволяет установить точные значения термоэдс тэг сопротивления нагрузки Ртг, внутреннего сопротивления термоэлектрогенератора rgj., а также силы тока /эг и напряжения на клеммах U-.

Последовательность расчета термоэлектрогенератора на режим максимального к. п. д. приводится в табл. 1. Приложения.



ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ РАСЧЕТА ОДНОКАСКАДНОГО ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАЖДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА НА РЕЖИМЫ МАКСИМАЛЬНОГО ХОЛОДИЛЬНОГО КОЭФФИЦИЕНТА И МАКСИМАЛЬНОЙ ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Термоэлектрические охлаждающие устройства используются для поддержания в замкнутом объеме температур, меньших температуры окружающей среды, или для других целей, связанных с направленным переносом теплоты от одной среды к другой. Перенос теплоты в устройствах такого типа осуществляется от холодных спаев к горячим за счет затрат электрической энергии от какого-либо внешнего источника постоянного тока.

Термоэлектрические охлаждающие устройства могут быть рассчитаны на работу либо в режиме максимального холодильного коэффициента, либо в режиме максимальной холодопроизводи-тельности. В первом случае достигается большая эффективность использования затрачиваемой электрической энергии, во втором может быть получена меньшая температура холодных спаев. Практически при АГ = 35 град характеристики обоих режимов оказываются близкими, и поэтому для расчета можно пользоваться формулами режима максимальной холодопроизводитель-ности. В случае небольших перепадов температур термоэлектрические охлаждающие устройства целесообразно рассчитывать по формулам режима максимального холодильного коэффициента.

Так же как и в случае термоэлектрогенератора, при расчете термоэлектрического охлаждающего устройства применяется метод последовательных приближений. Однако поскольку термоэлектрические характеристики полупроводниковых материалов можно считать с приемлемой для практических целей степенью точности не зависящими от температуры, расчет несколько упрощается.

В качестве исходных данных для расчета термоэлектрического охлаждающего устройства принимаются:

- количество теплоты, которое должно быть подведено к холодным спаям в единицу времени;

- напряжение;

- род, температура, давление и скорость охлаждаемой и нагреваемой сред;

- выбранный или заданный тип полупроводникового вещества для р- и п-стержней термоэлемента, а также зависимости термоэлектрических характеристик вещества от температуры или их средние численные значения для заданного интервала температур.

Параметры охлаждаемой и нагреваемой сред, а также способы, при помощи которых осуществляются отвод и подвод теплоты к спаям термоэлементов, позволяют оценить средние температуры 70



сред. Условимся в первом приближении считать эти температуры равными температурам спаев термоэлементов:

J ох л ~ X,

При этом условии, если имеются графические зависимости а5 = а5 (Г), о = о (Т) и Я, = Я, (Г) (рис. 26), можно найти средние значения а, о и Я, в диапазоне Т - Т . Полученные величины термоэлектрических параметров позволяют определить значения

атв/град

д Смград/бт


р,оисм

Рис. 26. Графический метод определения средних значений as, Я, и а для расчета термоэлектрического охлаждающего устройства

Zcp и М И при заданной величине 1р = In = Inn найти значение

удельной ХОЛОДОПрОИЗВОДИТеЛЬНОСТИ Ихтах-

Для последующего расчета, так же как в случае термоэлектрогенератора, необходима разработка эскиза теплопередающей поверхности, знание толщин и коэффициентов теплопередачи через отдельные слои многослойной стенки при температурах Т и Г. Численные значения этих величин и коэффициентов теплоотдачи по стороне охлаждаемой и нагреваемой сред позволяют в первом приближении оценить значения коэффициентов теплопередачи т. г и kj X. Эти величины в свою очередь позволяют определить значения удельных тепловых потоков по горячей и холодной сторонам (7т. J, и (7т. X и температуры и Т.

После уточнения средних значений as, о и Я, в диапазоне температур Т-Т находятся отношения площадей поперечных сечений стержней термоэлементов --, величина коэффициента



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 [22] 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93



0.0012