Термоэлектрические преобразователи энергии

Термоэлектрические преобразователи энергии. В цепи из двух различных металлов при температуре их спая, отличной от температуры окружающей среды, возникает э. д. с. Это явление (открытое Зеебеком в 1924 г.), используемое в приборах для измерения температур, может служить основой метода непосредственного преобразования тепла в электрическую энергию. [c.281]

Термодиффузия — диффузия в условиях наличия градиента температур йТ/йх. Характерный пример — диффузия носителей тока от горячего спая к холодному в термоэлектрических преобразователях энергии. [c.286]

Таким, образом, в шестидесятые годы началось использование атомной энергии в установках с термоэлектрическими преобразователями. Начался новый этап в развитии термоэлектрической энергетики [27]. [c.13]

Рис. 182. Схемы преобразователей энергии а) электрохимический элемент б) термоэлектрический генератор из полупровод-виков типов пир I—охладитель 2—изолятор в) термоионный генератор I — катод 2—анод —подвод теплоты 4 —внешняя электрическая цепь

Очень интересно отметить, что квадратичная форма аргументов д и б не есть внутренняя энергия системы. Последняя выражается квадратичной формой аргументов д и 5 и содержит отрицательный собственный член. В этом отношении термоэлектрический преобразователь аналогичен электродинамическому. Когда мы перейдем к обычным аргументам (т. е. д и 5), то знаки при взаимных членах окажутся разные. Сделаем этот переход, пользуясь правилами общей теории мы принимаем электрическую сторону за входную, переход от аргумента б к аргументу 5 есть перемена местами и у . Это соответствует переходу от системы (с) к системе (с1) (см. главу 1, 17), и наши уравнения запишутся в виде [c.150]

Описание технологии. Усилия многих исследователей направлены на создание установок для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую без каких-либо движущихся механических частей. Уже существуют полупроводниковые термоэлектрические преобразователи (ТЭП), но их высокая стоимость и малый КПД ограничивают их применение рядом узких областей, например, в космической технике. [c.73]

Создание термоэлектрических полупроводниковых преобразователей позволит непосредственно превращать тепло в электрическую энергию с высоким (до 40- 50%) коэффициентом полезного действия (к. п. д.). Предполагается создание установок, где химическая энергия топлива будет непосредственно превращаться в электрическую энергию с высоким к. п. д. без применения турбогенераторов и котлов. [c.6]

Первые три способа или предполагают сжигание топлива, или вызывают необходимость поддержания достаточно высоких температур рабочего процесса, который осуществляется в узком интервале температур, т. е. используют в той или иной мере теплоту. Поэтому КПД термоэлектрических генераторов, МГД-генераторов, термоэмиссионных преобразователей оказывается сравнительно низким. Эти генераторы и преобразователи могут иметь лишь вспомогательное значение в соединении с машинными способами получения электрической энергии тепловыми двигателями и установками. [c.504]

Термоэлектрические генераторы, термоэмиссионные преобразователи, магнитогидродинамические генераторы и квантовые преобразователи представляют собой двухтемпературные установки, причем поддержание рабочей температуры осуществляется в ряде случаев посредством сжигания топлива. Наличие двух температурных уровней обусловливает циклический характер работы энергетической установки с подобным преобразователем и сближает такую установку с тепловым двигателем. Различие состоит лишь в том, что в рассматриваемом преобразователе нет движущихся узлов, как это имеет место в тепловом двигателе, т. е. преобразование энергии является без-машинным. С точки зрения технологии указанное отличие может оказаться важным, однако принципиального значения Б термодинамическом смысле оно не имеет. [c.568]

В качестве устройства для прямого превращения тепла в электрическую энергию применяют термоэлектрические генераторы, действие которых основано на принципе работы обычных термопар. Однако такие устройства получаются громоздкими и к.п.д. их не превышает 1%. Использование в этих преобразователях полупроводниковых термопар позволяет повысить их к. п. д. до 8%. [c.470]

Наличие у полупроводников двух типов электропроводности — электронной (п) и электронно-дырочной (р) позволяет получить полупроводниковые изделия с р — -переходом. Сюда относятся различные типы как мощных, так и маломощных выпрямителей, усилителей и генераторов. Полупроводниковые системы могут быть с успехом использованы для преобразования различных видов энергии в энергию электрического тока с такими значениями коэффициента преобразования, которые делают полупроводниковые преобразователи сравнимыми с существующими преобразователями других типов, а иногда и превосходящими их. Примерами полупроводниковых преобразователей могут служить солнечные батареи и термоэлектрические генераторы. При помощи полупроводников можно понизить температуру на несколько десятков градусов. В последние годы особое значение приобрело рекомбинационное свечение при низком напряжении постоянного тока электроннодырочных переходов, которые используются для создания сигнальных источников света и в устройствах вывода информации из вычислительных машин. [c.230]

Как уже отмечалось, отнесение МГД генераторов к устройствам прямого преобразования тепла в электроэнергию является в известной степени условным. В самом деле, в этих генераторах тепло, выделяющееся при сгорании топлива, расходуется на нагрев рабочего тела, рабочее тело расширяется в сопле, приобретая значительную кинетическую энергию, и только затем эта кинетическая энергия преобразуется в канале МГД генератора в электроэнергию, тогда как в термоэлектрических установках и в термоэлектронных преобразователях промежуточные стадии нагрева и ускорения рабочего тела отсутствуют. В этой связи МГД генераторы правильнее называть устройствами безмашинного преобразования тепла в электроэнергию, подчеркивая этим то обстоятельство, что в отличие от обычных турбогенераторов в МГД генераторах отсутствуют движущиеся части. Это отличие является принципиальным преимуществом МГД генератора, обеспечивающим, как будет показано ниже, его большую эффективность. [c.417]

К числу устройств, в которых осуществляется прямое превращение тепла в электроэнергию, относятся термоэлектрические установки и термоэлектронные преобразователи прямое превращение химической энергии топлива в электроэнергию осуществляется в устройствах, называемых топливными элементами. [c.240]

Примерами первого направления могут служить работы по созданию электрохимических и термоядерных преобразователей. Ко второму направлению можно отнести работы, связанные с использованием известных возобновляемых источников энергии (солнца, ветра, морских приливов и др.). Новые способы преобразования энергии реализуются также в термоэлектрических, термоэмиссионных устройствах и в МГД-генераторах. [c.478]

Солнечная энергия. В результате солнечной радиации на поверхность Земли ежегодно поступает в 3 тыс. раз больше энергии, чем потребляется в мире. В настоящее время солнечная энергия используется с помощью термоэлектрического и фотоэлектрического преобразования. Термоэлектрические установки по состоянию на начало 1997 г были в основном использованы в США. Их общая мощность составляла немногим более 330 МВт. Более широко распространены фотоэлектрические преобразователи. Наибольшие мощности таких энергетических установок у Японии (38 МВт), Индии (28 МВт), Г ер-мании (17 МВт), Австралии (13 МВт), Южной Африки (11 МВт) и Мексики (10,3 МВт). Широкое распространение получили в мире солнечные установки горячего водоснабжения и отопления. В Австралии, например, используются 250 тыс. бытовых солнечных водоподогревателей, в Китае насчитывается 400 производителей солнечных панелей с их [c.20]

Проекты термогенератора мощностью 100 кет. Фирмой Мартин разработан проект источника электрического питания,включающий реактор с водой под давлением и термоэлектрический генератор мощностью 100/сет.Установка предназначена для работы под водой на глубине до 5600 м без обслуживающего персонала. Генератор дает постоянный ток напряжением 40 в. которое с помощью машинного преобразователя может быть увеличено до 100 в. В установке имеется накопитель энергии в виде никель-кадмиевых батарей, способных выдавать импульсы мощности в несколько мегаватт. Основные характеристики этой установки [26] [c.244]

Тепляков Д. И. и др. Калориметрические исследования концентратора солнечной энергии термоэлектрической водоподъемной установки. — В сб. Преобразователи солнечной энергии на полупроводниках . М., Наука , Ш68, с. 109—125. [c.251]

С 1964 г. тепловые трубы нашли многочисленные применения. Тепловые трубы с жидкими металлами в качестве теплоносителя нашли широкое применение в энергетике для охлаждения ядерных и изотопных реакторов, для сооружения термоионных и термоэлектрических генераторов, а также для регенерации (утилизации) тепла в установках газификации. Среднетемпературные тепловые трубы использовались в электронике для охлаждения таких объектов, как генераторные лампы, лампы бегущей волны, приборные блоки в энергетике они применялись для охлаждения валов, турбинных лопаток, генераторов, двигателей и преобразователей. В установках для утилизации тепла они применялись для отбора тепла от выхлопных газов, для поглощения и передачи тепла в установках, работающих на солнечной и геотермальной энергии. При обработке металла резанием среднетемпературные тепловые трубы использовались для охлаждения режущего инструмента. И, наконец, в космической технике они служили для регулирования температуры спутников, приборов и космических скафандров. Криогенные тепловые трубы были применены в связи для охлаждения инфракрасных датчиков, параметрических усилителей и лазерных Систем, а в медицине —для криогенной глазной и опухолевой хирургии. Список применений уже достаточно велик и [c.28]

Черкасский А. X. Тепловые изоляторы для термоэлектрических преобразователей энергии. — Электротехника и энергетика , 1969, 8А165. [c.259]

Лэнг Р., Любин Б. ooTB T TBine экспер И ментальных и теоретических хара ктбр истик единичного бло ка солнечной энергетической установ ки с термоэлектрическим преобразователем.—В ки. И оП ОльзО Вание солнечной энергии при кос.,м,ическ их исследованиях. М., Мир , 1964, с. 281—306. [c.251]

На базе радиоактивного изотопа трудно построить прямой преобразователь большой мощности. Существенно большие возможности в этом отношении дает цепная ядерная реакция, позволяющая в принципе получать сколь угодно большое количество тепловой энергии. В августе 1964 г. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова запущен первый реактор прямого преобразования тепла в электричество. Этот реактор-термопре- образователь получил название Ромашка . Основой Ромашки является высокотемпературный ( макс = 1800° С) реактор, активная зона которого состоит из не боящихся высокой температуры дикарбида урана и графита (используется как конструкционный материал). Активная зона реактора, имеющая форму цилиндра, со всех сторон окружена бериллиевым отражателем. На наружной поверхности отражателя находится термоэлектрический преобразователь, состоящий из большого числа кремний-германиевых пластин, внутренние стороны которых нагреваются теплом, выделяемым реактором, а наружные охлаждаются. Электрическая мощность Ромашки — 500 вт. Реактор-термопрео бразователь примерно такой же мощности построен также в США. [c.408]

Из шести типов прямых преобразователей энергии, в которых энергия тел преобразуется в энергию электрического тока (электрохимические генераторы, фотоэлек-1рические преобразователи, термоэмиссионные преобразователи, магнитогидродинамические генераторы, термоэлектрические преобразователи, квантовые преобразователи) только первые два являются в полной мере прямыми преобразователями. В полезную внешнюю работу в электрохимических генераторах превращается внутренняя энергия рабочих тел, а в фотоэлектрических преобразователях — лучистая энергия Солнца, причем это превращение (т. е. рабочий процесс) протекает при постоянной температуре. [c.568]

Разработка общей классификации ЭУ, включающей различные виды источников энергии (ИЭ), все возможные виды преобразователей энергии (ПЭ) и разные потребители энергии,— нелегкая задача из-за традиции применения неодинаковых классификационных критериев внутри различных типов, родов и видов ПЭ и ЭУ. Так, например, термомеханические ПЭ классифицируют по конструкции рабочего органа (поршневые, турбинные, реактивные), термодинамическому циклу, виду рабочего тела и т. д. термоэлектрические — по механизму рабочего процесса (термоэлект- [c.41]

Следует отметить, что подход и результаты, приведенные в данной главе, носят общий характер и годятся не только для исследования реакторов — термоэмиссионных преобразователей энергии. Они могут оказаться полезными при моделировании и исследовании электротехнических характеристик любых статических многоэлементных электрогенерирующих систем, например солнечных батарей, выносных термоэлектрических (ТЭГ) и тер-моэмиссионных (ТЭП) преобразователей, батарей химических топливных элементов, аккумуляторов и т. п. [c.138]

Более того, в последние годы открыты новые виды диэлектрических, проводниковых, полупроводниковых и магнитных материалов, обладающих особыми, ранее неизвестными или малоизученными свойствами. На основе этих материалов могут быть изготовлены принципиально новые электротехнические устройства и радиоэлектронные аппараты. Таковы, в частности, многочисленные полупроводниковые приборы различные твердые схемы разнооб - разные нелинейные конденсаторы и резисторы с параметрами, регулируемыми бесконтактными способами различные сегнетоэлектрические, пьезоэлектрические и пироэлектрические устройства выпрямители, усилители, стабилизаторы напряжения, преобразователи энергии, запоминающие ячейки электретные и фотоэлект-ретные приборы устройства электрографии, электролюминесцентные приборы квантовые генераторы и усилители-лазеры и др. жидкие кристаллы ферритные устройства, в том числе устройства для изменения плоскости поляризации волны в технике сверхвысоких частот датчики Холла термоэлектрические генераторы с высоким КПД аппаратура голографии и многие другие аппараты и приборы новой техники. [c.5]

Очевидно, потребителей кюрия-242 следует искать там, где особенно ценятся малый вес и компактность источника энергии. Это, например, космические исследования. Радио-изотопные источники на основе Сш (в комбинации с термоэлектрическими или другими преобразователями энергии) способны развивать мощность до нескольких киловатт. Они приемлемы для космических станций, как автоматических, так и с человеком на борту. Правда, из-за сравнительно короткого периода полураспада (162 дня) продол- кительность стабильной работы такого источника составляет всего несколько месяцев. Однако для многих исследований околоземного пространства, а также Луны этого вполне достаточно. В США были разработаны кюриевые генераторы электрического тока для питания бортовой аппаратуры автоматических станций Сервейор . [c.149]

Под каскадным генератором в данном случае понимается генератор, в котором неиспользованная в термоэмисснонных преобразователях тепловая энергия поступает на вход термоэлектрических преобразователей, чем достигается более высокий к. п. д. использования топлива. [c.116]

Пример. Рассмотрим процесс излучения в системе концентратор солнечной энергии — полость преобразователя энергии (термоэмиссионного или термоэлектрического). Такой концентратор применяется для повышения температуры в рабочей зоне путем увеличения плотности падающей на него солнечной энергии. Идеальный параболоид — концентратор обеспечивает теоретически распределение энергии в фокальной плоскости, характеризуемое кривой (рис. 25). При этом участки кривой определяются величиной углового диаметра солнца, а скругления у точек а и с — неравномерностью яркости солнечного диска. Для реального концентратора характерны микро- и макронеточности (отклонения от геометрических и оптических [c.166]

Фирма Тапко (США) разработала технологию алюминирования параболического зеркала диаметром 9,8 м, составляющего часть источника питания орбитальной космической станции [143]. Покрытие из алюминия высокой чистоты (99,99%) отражало 92% энергии во всем спектре солнечного излучения и концентрировало ее в термоэлектрическом преобразователе мощностью 3 кВт. Зеркало состояло из 30 лепестков , каждый пз которых алюмини-говали отдельно в установке с диаметром камеры 1,5 и длиной 5 м. Алюминиевое покрытие защищали дополнительно слоем окиси кремния, который наносили испарением в вакууме. Перед металлизацией подложку (легкий сплав, плакированный алюминиевой фольгой) обрабатывали тлеющим разрядом. Полный цикл состоял из следующих этапов откачка камеры до давления 1,3-10 Па напуск инертного газа до давления 5,3 Па обработка тлеющим разрядом в течение 10 мин откачка камеры до давления 10 Па испарение алюминия в течение 20 с напуск воздуха до давления 5,3 X X 10" Па испарение окиси кремния в течение 8 мин напуск воздуха в камеру. [c.330]

Рад но изотопные нсточннки электроэнергии состоят из источника тепловой энергии, которым являются радиоактивные изотопы, и термоэлектрического преобразователя. Радиоактивные изотопы обладают свойством самопроизвольно распадаться. Распад сопровождается ядернымн превращениями и выделением тепла. Время распада характеризует период полураспада — величина, постоянная для данного радиоактивного изотопа, которая определяет срок службы источника. Для различных изотопов период пат>распада имеет значения от долей секунды до миллионов лет. С помощью термоэлектрического преобразователя тепло, выделяемое изотопом, преобразуется в электроэнергию. [c.19]

Рис. 14.5.1. Схема ОТЭС с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую а - устройство отдельного блока б, в - варианты устройства термоэлектрического преобразователя 1 - кожух 2 - термоэлектрический генератор 3 - полупроводниковые элементы с и - и -проводимостью 4 -поверхностное изолирующее покрытие 5 - изолятор 6 - соединительные

Развитие науки и тexFlики за последние два десятилетия характеризуется возросшим интересом к термодинамике и значительным расширением приложений ее к различным явлениям. В качестве примера можно указать на проблемы прямого, или безмашинного получения электрической энергии в топливных элементах, термоэлектрических генераторах, термоэмиссионных преобразователях, магнитогидродинамических генераторах. Существенно увеличился также перечень рабочих тел и областей их использования, а в изучении свойств веществ были получены новые важные результаты. Все это делает необходимым более глубокое изучение свойств веществ и систематизацию накопленных в этой области сведений. [c.5]

Соответствующие устройства, в которых осуществляется превращение химической энергии в электрическую, называются термоэлектрическими генераторами, термоэмиссионными преобразователя.ми, магнитогндродина-мическими (МГД) генераторами, электрохимическими генераторами или топливными элементами, солнечными батарея.ми. [c.515]

Первые три способа или предполагают сжигание топлива, как, например, магнптогидродинамический, или требуют поддержания достаточно высоких температур вовремя рабочего процесса, который осуществляется в весьма узком интервале температур. Вследствие этого к. п. д. термоэлектрических генераторов, термоэмиссионных преобразователей и МГД-генераторов оказывается сравнительно низким. Все эти генераторы и преобразователи могут иметь лишь вспомогательное значение в соединении с машинными способами получения электрической энергии, которые являются в настоящее время основными и, по-види.мому, долго будут оставаться таковыми. Так, например, МГД-генератор может быть применен в качестве головного высокотемпературного звена обычной теплосиловой электрической станции (возможно, что МГД-генераторы могут оказаться полезными и в тех случаях, когда необходимо получить большие мощности на короткое время и когда величина к. п. д. не является определяющей) термоэлектрический генератор может быть рационально сочленен с ядерным реактором. [c.515]

Эисргоустаиовки с вторичным использованием бросовой теплоты первой ступени преобразования энергии используются в различных областях техники. Не касаясь традиционных направлений, отметим целесообразность применения паротурбинных преобразователей с ОРТ в комбинированных космических энергётических установках с ядерными или радиоизотопными источниками теплоты. В качестве верхнего каскада в таких энергетических установках используется термоэлектрический или термоэмиссионный преобразователь. Разработка этих установок стала возможна благодаря созданию селективных покрытий для низкотемпературных холодильников-излучателей, обеспечивающих степень черноты поверхности 0,8. .. 0,9 и коэффициент поглощения солнечного излучения 0,1. .. 0,2 [25]. Такие холодильники-излучатели при температурах поверхности порядка 300 К оказываются работоспособными в условиях лучистого теплообмена с Землей, Солнцем и другими планетами. [c.21]

В реакторах на быстрых нейтронах используются в качестве теплоносителей жидкие металлы, возможно использование газов (гелия, углекислоты), расплавов солей. В МГД-преобразовате-лях энергии, термоэмиссионных, термоэлектрических и других преобразователях так же будут находить применение неводяные теплоносители. Высокотемпературные реакторы с газовым охлаждением будут использоваться с газотурбинными установками замкнутого цикла, в которых рабочим телом будут неводяные теплоносители. Более высокая экономичность таких мощных энергетических установок обеспечит уменьшение загрязняющих выбросов в атмосферу земли. [c.4]

Бармат М. Непосредственное преобразование энергии с использованием ядерных источников тепла.—В сб. Термоэлектрические материалы и преобразователи . Пер. с англ. Под ред. А. И. Карчевского. М., Мир , 1964, с. 289—333. [c.260]

В настоящее время жидкие металлы широко используются в качестве теплоносителей в атомных реакторах и рабочих тел в МГД-преобразователях. Исключительные перспективы практического применения имеют жидкие полупроводники, открытые А. Р. Регелем. Их возможности определяются большим температурным диапазоном устойчивости и отличным сочетанием термоэлектрических характеристик, что делает их практически незаменимыми при решении проблемы прямого преобразования тепловой энергии в электрическую с использованием таких источников, как атомная и солнечная энергия. В этой связи мы считаем полезным издание обобщающих работ по структуре и свойствам жидких металлов и сплавов, содержащих как обзор экспериментальных результатов, так и полезные теоретические обобщения и выводы. С этой точки зрения несомненно целесообразен перевод в качестве отдельной книги обзора известного металлофизика Вилсона (Metallurgi al Rev., 1965, № 40, p. 381—590). [c.8]

В технике используют полупроводниковые материалы, которые имеют /7- -переходы, обусловливающие запорный слой, с униполярной проводимостью и выпрямительньш эффектом для переменного тока. Полупроводниковые материалы дают возможность изготовлять выпрямители, усилители и генераторы различной мощности, преобразователи различных видов энергии в электрическую и обратно (солнечные батареи, термоэлектрические генераторы и др.), нагревательные элементы, датчики Холла для измерения напряженности магнитного поля, индикаторы радиоактивных излучений, различные датчики (давления, температуры), регуляторы тока и напряжения, нелинейные сопротивления для вентильных разрядников защитной аппаратуры в линиях высокого напряжения, счетчики ядерных частиц, элементы памяти в вычислительных машинах. [c.237]

Наиболее важные способы регистрации электромагнитных волн оптического диапазона основаны на и-чмерении переносимого волной потока энергии. Для этой цели используются фотоэлектрические явления (фотоэлементы, фотоумножители, электрон-но-оптические преобразователи, фоторезисторы и фотодиоды), фотохимические явления (фотоэмульсии), фотолюминесценция (различные люминесцирующие экраны), термоэлектрические явления (термостолбики, болометры). [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...