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

- количество теплоты, отбираемой в единицу времени от горячего источника, вт,

Qr = Q? + Q";

Qx - количество теплоты, отдаваемой термоэлементом за единицу времени холодному источнику, вт,

Qnr - теплота Пельтье, поглощаемая за единицу времени на горячих спаях, вт,

Qnr = Qnr + Qnr">

Qnx - теплота Пельтье, выделяющаяся за единицу времени на холодных спаях, вт,

Qux === Qnx f QnxJ

Qj - теплота Джоуля, выделяющаяся за единицу времени в термоэлементе при прохождении тока, вт,

Qj = Q5 + QT,

Qt - теплота, передаваемая теплопроводностью за единицу времени от горячих к холодным спаям, вт,

Qt = Q? 4 Qt;

Р - полезная электрическая мощность, вырабатываемая термоэлементом и выделяющаяся на нагрузке, вт,

Р==рр-{- р".

Уравнение теплового баланса термоэлемента по горячей стороне может быть записано в виде

Qr = QT + Qnr--Qj* em.

Аналогично для холодной стороны можно получить

Qx = Qt + Qnx + 4" Qj

Исходя из условия сохранения энергии и вычитая из первого уравнения второе, имеем

Р = Qr - Qx Qnr -Qnx - Qj em.

Распределение потоков энергии в термоэлементе, используемом в качестве источника электроэнергии, показано на диаграмме

* Предполагается, что половина теплоты Джоуля, выделяющейся в стержнях термоэлемента, подводится к горячим, а вторая половина - к холодным спаям.



(рис. 9). Коэффициент полезного действия, характеризующий эффективность процесса прямого преобразования термоэлементом тепловой энергии в электрическую, определяется как отношение полезной мощности к количеству теплоты, отбираемой за единицу времени от горячего источника:

(23)

Раскроем смысл величин, входящих в правую часть этой формулы. Поскольку термоэлемент составлен из стержней р- и п-типов.



Рис. 9. Диаграмма энергетического баланса термоэлемента, используемого в качестве источника электроэнергии

коэффициент термоэдс представляет собой сумму коэффициентов термоэдс обоих стержней:

«s = sp + ttsn мкв/град, (в/град)

где - коэффициент термоэдс дырочного полупроводникового материала, мкв/град, (в/град); ccsn - коэффициент термоэдс электронного полупроводникового материала, мкв/град, (в/град). Примем далее следующие обозначения: Рр» Рп - удельные электрические сопротивления материала

стержней, ом-см; р п - электрические сопротивления стержней, ом; К к - коэффициенты теплопроводности стержней, вт/м-град; удельные теплопроводности стержней, вт/град; площади поперечных сечений стержней, см; высота стержней (принимается одинаковой для обоих стержней), см; сила тока, а; величина термоэдс, в.

Р -



Применяя указанные обозначения, можно принять:

г = Гр + г„ =- + -J ом;

я Яр + я„ = (Ipfp -I- KFn)- вт/град.

На основании известных зависимостей количество теплоты, передаваемой теплопроводностью за единицу времени:

QTyiiT,~T,)em.

Теплота Пельтье, поглощаемая за единицу времени на горячих спаях термоэлемента, определяется равенством

Qnr ocsr/T. вт,

а теплота Пельтье, выделяющаяся за единицу времени на холодных спаях:

Qnx = ccsJT em.

Полезная мощность термоэлемента, устанавливаемая по электрическим параметрам, находится по формуле

Р = PR вт,

а величина термоэдс термоэлемента при этом

£ = as(r,, -в.

С учетом этих зависимостей величина тока может быть определена по формуле

/ - £ „а5(Гг-Гх) „ " R+r R+r

или, принимая - = М,

~ г (М + 1) • На основании выведенных зависимостей, приняв as = ocsp +

+ asn и z =-> окончательно имеем

2 т- Гг - Тх



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



0.001