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

других систем, работают на каком-то одном режиме, определяемом электрическими характеристиками нагрузки. В этих случаях система автоматического регулирования либо полностью отсутствует, либо поддерживает постоянными электрические параметры режима при изменении внешних условий (температуры забортной воды, воздуха и т. д.).

Несколько более сложные функции имеют системы автоматического регулирования и управления термоэлектрических холо-

6--



Рис. 100. Структурная схема автоматического регулирования и управления главной термоэлектрической установкой с ядерным источником энергии: а - с системой косвенного регулирования; б - с системой прямого регулирования

1 - ядерный реактор; 2 - привод регулирующего стержня; 3 - регулирующий стержень; 4 - датчик нейтронного потока (ионизационная камера); 5 - сравнивающее устройство; 6 - регулятор; 7 - измеритель температуры горячего теплоносителя; 8 - измеритель температуры холодного теплоносителя; 9 - датчик средней температуры теплоносителя; 10 - термоэлектрогенератор.

дильников и установок термоэлектрического кондиционирования. Возможные колебания температур нагреваемой и охлаждаемой сред, в ряде случаев весьма значительные, обусловливают необходимость быстрого перехода из режима нагревания в режим охлаждения (установки кондиционирования воздуха) и требуют тщательного выбора статических и динамических характеристик систем автоматического регулирования.

Еще более сложные задачи возлагаются на системы автоматического регулирования и управления судовыми термоэлектрическими установками, предназначенными для использования в качестве вспомогательных судовых электростанций или для обеспечения движения судна с одновременным снабжением электроэнергией



вспомогательных механизмов энергетической установки и обш,е-судовых потребителей.

Для вывода основных теоретических зависимостей, позволя-юш,их обосновать возможные методы регулирования мощности термоэлектрических устройств, рассмотрим их характеристики при различных режимах работы.

Как указывалось ранее, реальные характеристики термоэлектрогенераторов с учетом ряда конструктивных факторов могут отличаться от соответствующих теоретических характеристик [4]. Это различие объясняется тем, что при рассмотрении реальных конструкций приходится учитывать такие явления, как неизо-термичность поверхностей теплообмена, зависимость электрического сопротивления полупроводниковых стержней и коммутационных пластин от температуры, возникновение токов утечки вследствие шунтирующего влияния слоев электроизоляционного материала.

Рассмотрим влияние этих факторов на характеристики термоэлектрической цепи.

Будем считать, что неизотермичность поверхностей теплообмена термоэлектрогенератора, обусловленная микронеравномер-ностями температур, пренебрежимо мала. В таком случае необходимо учитывать лишь неизотермичность, причина которой заключается в разности температур сред на входе и выходе из рассматриваемого участка поверхностей теплообмена.

При движении теплоносителя и охлаждающей среды внутри трубок точное значение усредненной по всему объему потока температуры можно определить по формуле

r = -f j T(x)dx°K, причем "

T{x) = jj CpWTRdR и ш = j ywRdR,

где Cp - объемная теплоемкость среды, кдж/м-град; Ro - внутренний радиус трубки, м; V - удельный вес среды, кГ/м; W - скорость потока, м/сек; I - длина трубки, м. Таким образом, средние температуры спаев термоэлементов с учетом неизотермичности могут быть найдены из соотношений

X -

r,,,(x)dx+g°K.

«Тх



При этом с учетом контактного электрического сопротивления коммутации

/ asp + «5/1 \

Мград

\ Р конт п конт /

7Tr = /i(z); Ятх = к(г),

где Гр коит и г„ конт - удельное электрическое контактное сопротивление стержней р- и п-типов,, ом-см.

Для вывода зависимостей, характеризующих взаимосвязь величин тока и напряжения термоэлектрической цепи, рассмотрим влияние температур спаев и на внутреннее электрическое сопротивление термоэлементов.

В реальных конструкциях термоэлектрических устройств внутреннее электрическое сопротивление термоэлементов представляет собой сумму электрических сопротивлений полупроводниковых стержней:

P n

p. н п. н

р. нОр. цРр Кп. кОп. цРп

и контактных электрических сопротивлений коммутации Грконт и Гп конт. которые будем считать постоянными и не зависящими от температуры, и электрических сопротивлений горячей

/-к =-- /-к.н [1 + к (Тр- Тр.н)] ОЖ

и холодной коммутационных пластин

/-к = Г1, [1 + /к(Гх - Гх.и)] ом,

где Гп. „ - номинальное электрическое сопротивление

полупроводниковых стержней термоэлемента, ом;

/"к.н, к.н, /"к, к - номинальное электрическое сопротивление коммутационных пластин, ом;

/к, /к - температурный коэффициент электрического сопротивления материала коммутационных пластин, Мград;

Т\. н. х.н - номинальное значение температур спаев, ° К; Я,р.„, Xj,.„ - среднеинтегральное значение коэффициента теплопроводности полупроводникового материала в диапазоне температур Г,..„ - Г.н, вт1м град;



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



0.0065