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

Однако следует учесть, что даже при чрезмерно больших усилиях прижатия невозможно резко изменить величину термического сопротивления контакта. Тем более, что в свою очередь это вызовет резкое увеличение габаритов и веса термоэлектрического устройства. Кроме того, в большинстве случаев трудно добиться равномерности прижима, особенно если принять во внимание неизбежность возникновения термических деформаций во время работы термоэлектрического устройства.

Вопросы, связанные с контактным теплообменом, чрезвычайно сложны и с трудом поддаются теоретическому анализу. В связи с этим большое значение приобретают эмпирические зависимости, устанавливающие влияние различных факторов на процесс контактного теплообмена.

На рис. 57 приводятся графики зависимости термического сопротивления G контакта от усилия прижима р контактирующих металлических поверхностей. Анализ этих зависимостей позволяет утверждать, что усилие прижима оказывает влияние на величину контактного термического сопротивления, которое уменьшается при увеличении усилия.

На основании этих же данных можно [установить влияние на величину G и ее изменение при изменении р таких факторов, как пластичность металла и чистота обработки поверхностей.

На рис. 58 дан график зависимости G = G (Г) при постоянном усилии прижима контактирующих металлических тел. Ход температурной зависимости контактного термического сопротивления показывает влияние на величину последнего механических свойств металлов и коэффициента теплопроводности среды, заполняющей полости между выступами шероховатости.

Влияние на процесс контактного теплообмена свойств заполняющей среды еще более наглядно иллюстрируется графиком зависимости термического сопротивления контакта от давления (разрежения), при котором между выступами шероховатости находится газовая среда (рис. 59), а также графиками, полученными для случаев заполнения полостей в зоне контакта различными газовыми средами (рис. 60).

Таким образом, многочисленные экспериментальные исследования устанавливают зависимость контактного термического сопротивления от чистоты обработки контактируемых поверхностей, усилия прижима, теплопроводности заполняющей среды, температуры в зоне контакта, пределов текучести материала и других факторов. Все это позволяет также установить возможности уменьшения величины контактного термического сопротивления.

Наиболее эффективным методом уменьшения контактного термического сопротивления следует считать использование в зоне контакта материалов с высокой теплопроводностью:

- прокладок из мягких металлов;

- порошкообразных или вязких жидких наполнителей;

7* 99



0.86

\

300 Vflfl р,нГ/см

Рис. 57. График зависимости термического сопротивления контакта от нагрузки.

/, 2-контактная пара: алюминиевый сплав Д-16-Д-16 (чистота обработки поверхностей v5, у4); 3 - контактная пара: алюминиевый сплав д-16-Д-16Т (чистота обработки поверхностей у5); 4, 6, 8, -контактная пара: Ст.45-Ст. 45, (чистота обра-ботки поверхностей v8, V7, V6, v5); 5 - контактная пара: Ст.З - Ст.З (чистота обработки поверхностей у8); 7, 10 - контактная пара: ЭЖ-1-ЭЖ-1 (чистота обработки поверхностей v7, V6); 9, 12, /3-контактная пара: Ст. Х18Н9Т - Ст. Х18Н9Т (чистота обработки поверхностей v7, v6, у5)

eiOluhpad/im 3,5

323 318 373 , 3S8 423 Ш ИП Т;н

Рис. 58. Зависимость термического сопротивления контакта от температуры. Материал контактирующих поверхностей: Х18Н9Т - Х18Н9Т, чистота обработки поверхностей V5, нагрузка 40 кГ/см



- газов, имеющих лучшую, чем у воздуха, теплопроводность.

Соответствующие экспериментальные зависимости приведены на рис. 61, 62.

Поскольку в термоэлектрических устройствах контакт между металлическими поверхностями осуществляется через слой электроизоляционного материала, выбор такого материала целесообразно осуществлять исходя из необходимости получения минимального контактного сопротивления тепловому потоку.

Практически это требование сводится к тому, что электроизоляционный [материал должен обеспечить

nl .г.

17.2

12.3

8.60

0,86 0.65 0.ЧЗ 0.22

О 10 во 120

р.ммртст

160 р. кГ/см

Рис. 59. Зависимость термического сопротивления контакта от разрежения. Материал контактирующих поверхностей: Х18Н9Т- Х18Н9Т, чистота обработки поверхностей V 5, нагрузка 20 кГ/см; среда - воздух

Рис. 60. Зависимость термического сопротивления контакта от среды и нагрузки. Материал контактирующих поверхностей - алюминиевый сплав Д-16-Д-16. / - гелий; 2 - воздух; 3 - вакуум

заполнение впадин шероховатости и, следовательно, полное вытеснение воздуха или других газов. При этом необходима надежная электрическая изоляция термоэлементов от конструкционных деталей.

Конструкции непрерывных тепловых сопряжений термоэлектрических батарей с поверхностями теплообмена были описаны выше. В этих случаях поверхности соприкасаются во всех своих точках, т. е. контакт можно считать идеальным, и наличие газовых полостей на пути теплового потока практически исключается. Такие тепловые сопряжения с достаточной точностью могут быть рассчитаны по формулам теплопроводности для многослойной стенки.

Технологически изготовление непрерывных тепловых сопряжений возможно при использовании электроизоляционных покрытий, осуществляемых методами нанесения на поверхности и последующего их соединения (спекание, склеивание, диффузионное сращивание).



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



0.0092