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


1500 p, кГ/см"

Рис. 61. Зависимость термического сопротивления контакта с демпфирующими прокладками от нагрузки. Материал контактирующих поверхностей: Х18Н9Т-Х18Н9Т, чистота обработки поверхностей V3.

/ - прокладка из оловянной фольги;

2 - то же после расплавления фольги;

3 - наполнитель из смеси порошка графита с эпоксидной смолой; 4 - наполнитель из смеси порошка графита с маслом; 5~то же в воздухе; 6 -прокладка из медной фольги в вакууме; 7-контакт без прокладки; в - прокладка из алюминиевой фольги в вакууме; 9-то

же в воздухе.

Рис. 62. Зависимость термического сопротивления контакта с демпфирующими прокладками от нагрузки. Материал контактирующих поверхностей: Х18Н9Т - Х18Н9Т, чистота обработки поверхностей V6.

/ - наполнитель: расплавленное олово; 2,3 - прокладка из алюминиевой фольги (в вакууме, в воздухе), 4, 5 - прокладка из медной фольги (в воздухе, в вакууме).

з.ч5


р. 6т 1/0

30 20 10

р, кГ/см

Рис. 63. График зависимости мощности термоэлектрической батареи от усилия прижима. .Материал ветвей термоэлементов: BiaTeg - SbaTeg (р-тип) и BiaTcg - BijSea (п-тип); материал электроизоляции: слюда толщиной 5 мк; материал теплопроводов: СтЗ



Непрерывные тепловые сопряжения по сравнению с сопряжениями контактного типа позволяют уменьшить величину термического сопротивления тепловому потоку и значительно улучшить характеристики термоэлектрического устройства.

Конструкции таких тепловых сопряжений весьма разнообразны и зависят от наличия разработанной технологии нанесения электроизоляционных покрытий, используемых материалов и т. д.

В заключение следует отметить, что рассмотренные выше физические особенности контактного теплообмена оказывают непосредственное влияние на удельные электрические характеристики и мощность термоэлектрических устройств (рис. 63). В связи с этим необходима тщательная экспериментальная отработка процессов теплообмена, имеющих место в термоэлектрических устройствах и установках.

РАВНОМЕРНОСТЬ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛЕЙ ПО ПОВЕРХНОСТИ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ БАТАРЕЙ

Наибольшая эффективность термоэлектрического устройства может быть получена в случае, если по всей поверхности термоэлектрических батарей обеспечивается максимально допустимый температурный перепад. Это требование вполне естественно, если учесть, что термоэлектрическая батарея представляет собой совокупность единичных термоэлементов, которые в идеальном случае должны находиться в одинаковых температурных условиях [8].

Практически это требование трудновьшолнимо, однако не исключает необходимости поиска решений, обеспечивающих уменьшение неравномерности температурных полей.

Следует различать микро- и макронеравномерности температурных полей по поверхности термоэлектрических батарей. Типичная диаграмма линии теплового потока и изотерм термоэлемента при наличии микронерав-номерностей, обусловленных промежутками между ветвями и отдельными батареями, заполненными электроизоляционным материалом, показана на рис. 64. Подобные микронеравномерности температурных полей могут быть более или менее значительными


Рис. 64. Изотермы (1) и линии теплового потока (2) в термоэлементе (без учета термоэлектрических эффектов)



в зависимости от конструктивного оформления термоэлектрических батарей и практически неизбежны.

Уменьшить микронеравномерности можно, если довести до минимума величину зазоров между соседними термоэлементами и отдельными термоэлектрическими батареями, что к тому же позволит наиболее полно использовать всю поверхность теплообмена.

Гораздо сложнее уменьшить макронеравномерности температурных полей. Термоэлектрическое устройство любого типа прежде всего является теплообменным аппаратом и при конечных значениях расходов греющей (охлаждаемой) и охлаждающей (нагреваемой) сред их температуры на входе и выходе из устройства будут отличаться друг от друга на некоторую конечную величину, если речь идет о средах, не изменяющих своего агрегатного состояния в процессе теплообмена.

Однако габариты и вес любого теплообменного аппарата зависят от разности температур между горячей и холодной средами. Для термоэлектрических устройств влияние температурного напора на габариты и вес оказывается еще более существенным, так как в прямой зависимости от этой величины находится к. п. д., а следовательно, и мощность термоэлементов.

В связи с этим расходы горячей и холодной сред должны устанавливаться максимально возможными, однако при условии, если затраты энергии на их прокачку не выйдут за пределы оптимальных значений.

Весьма существенным с точки зрения макронеравномерностей температурных полей является также выбор способов подвода и отвода теплоты. Наибольшего эффекта в этом отношении можно достичь при использовании для подвода теплоты конденсирующихся, а для отвода теплоты испаряющихся сред. Такие среды практически обеспечивают полное выравнивание макронеравномерностей температурных полей по поверхностям термоэлектрических батарей, а характерные для указанных сред высокие значения коэффициентов теплоотдачи одновременно позволяют значительно уменьшить разности температур между средами и спаями термоэлементов.

УСТРАНЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ МОСТИКОВ МЕЖДУ СРЕДАМИ

Тепловые мостики между средами могут привести к существенному уменьшению степени эффективного использования активной поверхности теплообмена термоэлектрического устройства.

В основном тепловые мостики создаются конструкционными элементами.

Однако хотя электроизоляционные материалы и обладают достаточно низким коэффициентом теплопроводности, некоторая часть тепла передается от горячей среды к холодной через слои 104



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