Термогенераторы

Рис. 19.6. Схема термоэлемента на полупроводниках а — термогенератор 6 — холодильник

Рабочий режим термогенератора выбирается таким, чтобы к, п. д. имел значение, близкое к максимальному. [c.605]

Приведенные выше формулы относятся к генерации электрической энергии термоэлементом, когда последний используется как термогенератор. [c.606]

К. п. д. термогенераторов сравнительно низкий и составляет 3—5%, а в лучшем случае 8%. А. Ф. Иоффе считал, что этот предел в ближайшее время может повыситься до 10—12%, а может быть и до 15% при источниках теплоты порядка 700—800° С. Если учесть, что наиболее совершенные тепловые электростанции достигают уже к. п. д. 40—45%, то становится ясным, что термоэлементы из твердых полупроводников не могут быть использованы в большой энергетике . Зато по мере упрощения технологии, уменьшения толщины термобатарей и их удешевления будет расти применение термоэлектрических генераторов в малой энергетике (где к. п. д. отступает на задний план по сравнению с простотой конструкции, массой и габаритами) и в утилизации тепловых отходов высокотемпературных тепловых машин. [c.606]

На уравнения (8.29) видно, что КПД термоэлемента ни при каких условиях не может стать больше термического КПД цикла Карно в интервале температур Т , Т . Этот результат очевиден, так как термоэлемент эквивалентен тепловому двигателю, в котором подводимая от горячего источника теплота преобразуется в энергию электрического тока. Но для теплового двигателя КПД цикла Карно является верхним пределом, превысить который невозможно. Поэтому КПД термоэлемента всегда, из-за необратимости термоэлектрических процессов, меньше (Т — T.j.)/Ti. Приведенные выше формулы относятся к генерации электрической энергии термоэлементом, когда последний используется как термогенератор. Если термоэлектрический элемент работает в режиме холодильной установки, то знаки qi, L меняются на противоположные. [c.580]

КПД термогенераторов пока составляет в лучшем случае 8 %. При температурах порядка 1000—1100 К можно ожидать, что КПД составит 15 %. Если учесть, что наиболее совершенные тепловые электростанции имеют КПД 40—50 %, то станет ясным, что термоэлементы из твердых полупроводников не могут быть использованы в большой энергетике . Однако по мере упрощения технологии, уменьшения размеров термобатарей и их стоимости будет расти использование термоэлектрических генераторов в малой энергетике и в устройствах утилизации тепловых отходов высокотемпературных тепловых машин. [c.580]

Термодинамические основы термогенераторов [c.418]

Термогенераторы основываются на трех термоэлектрических эффектах эффекте Зеебека, когда в разомкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников, концы которых находятся при различной температуре, возникает э. д. с. эффекте Пельтье, когда при прохождении тока в термически однородной системе через стык двух различных проводников на стыке выделяется или поглощается теплота эффекте Томсона, когда в термически неоднородной системе помимо теплоты Джоуля выделяется теплота Томсона, пропорциональная градиенту температуры и силе тока. Математически эти эффекты соответственно записываются [c.418]

Для термогенераторов зависимость плотности тока от температуры катода и величины межэлектродного промежутка с1 определяется по уравнению [c.422]

Термоэлектрический эффект получил широкое практическое применение, в том числе 1и в радиоэлектронике. Он позволяет непосредственно преобразовывать тепловую энергию в электрическую, что используется в термогенераторах. Теория таких генераторов была разработана А. Ф. Иоффе. Согласно этой теории, к. п. д. преобразования тепловой энергии в электрическую определяется величиной а а/К, где К — коэффициент теплопроводности полупроводника ст — удельная электропроводность. [c.262]

Качественно это можно понять из следующих соображений. В термогенераторах стремятся получить наибольший перепад температур между горячим и холодным концами полупроводника при возможно меньшей затрате тепловой энергии. Чем ниже теплопроводность полупроводника, тем больше, следовательно, величина термо-э. д. с. При этом уменьшать теплопередачу от горячего конца к холодному за счет удлинения полупроводника нельзя, так как при этом будет увеличиваться внутреннее сопротивление термогенератора и к. II. д. будет падать. По этой же причине выгодно иметь максимальную удельную электропроводность а полупроводника. Так как с увеличением степени легирования полупроводника а падает, а К и а растут, то для каждого полупроводника существует оптимальная степень легирования, обеспечивающая максимальную величину a olK, а следовательно, и к. п. д. [c.262]

Первые термогенераторы были разработаны перед Великой Отечественной войной и во время войны использовались для питания радиоаппаратуры. В 1953 г. для питания ряда батарейных радиоприемников был выпущен промышленный образец термогенераторов мощностью л 1 кВт и выше. В настоящее время ведутся разработки генераторов на сотни киловатт. [c.262]

В середине 70-х годов появились термогенераторы, использующие тепло, выделяющееся при радиоактивном распаде химических элементов. Примером такого генератора служит установка Бета-1 мощностью 150—200 Вт, работающая на радиоактивном изотопе церия-144. Она предназначена для питания радиоэлектронной аппаратуры автоматических радиометеорологических станций, искусственных спутников Земли и т. д. [c.262]

Соединение электродов в горячем и холодном спаях обычно выполняется при помощи так называемых коммутационных пластин (заштрихованы на рис. 12-3), выполняемых из электропроводящих материалов, например из меди. В термогенераторе отдельные термоэлементы могут соединяться в единую цепь и последовательно, и параллельно — в зависимости от характера потребителя энергии. [c.407]

Термогенератор на органическом топливе 517 [c.552]

Перспективные материалы высокотемпературных термогенераторов. Являются также сверхпроводящими материалами [c.33]

В качестве примера рассмотрим простейший замкнутый термоэлемент (рис. 2.3, а), состоящий из двух различных материалов и Л 2, при температуре спаев Tj, и Т . Принципиальная картина изменения ТЭДС в этом термоэлементе показана на рис.2.4. ТЭДС в цепи равна сумме составляющих и характеризуется величиной Е = IR, где R — электрическое сопротивление цепи [10]. На практике часто бывает необходимо вводить в цепь участки из третьего материала Лз (например, в термогенераторах или термопарах). Такая цепь из трех материалов показана на рис. 2.3, б. Включение в цепь любого материала не влияет на величину ТЭДС, сли температуры концов этого материала одинаковы [11]. [c.16]

Повышение эффективности любой тепловой машины может быта достигнуто путем увеличения верхней температуры и снижения нижней температуры цикла. Предельные значения верхней температуры определяются свойствами конструкционных материалов, конструктивными особенностями и температурой источника тепла. Все это справедливо также и для машин, работаюш,их на термоэлектрическом цикле. Однако термогенераторы могут работать в более широком диапазоне температур, чем паровые машины, поскольку у них отсутствуют враш,аюш,иеся части и дополнительные механические нагруз- [c.28]

В настоящее время известно большое количество материалов, обладающих термоэлектрическими свойствами. Однако для практического использования в термогенераторах могут быть пригодны термоэлектрические материалы, способные преобразовывать тепло в электричество с к. п. д. выше 0,1 % при разности температур между горячим и холодным спаями термоэлементов порядка 200—300° С. Лучшие из современных термоэлектрических материалов позволяют получать к. п. д. до 10% при разности температур 500—600° С, а сочетание нескольких таких материалов (слоистые термоэлементы) дает возможность увеличить к. п. д. до 20% и более при разности температур 800— [c.53]

Использование ядерных источников тепла в сочетании с термогенератором налагает на термоэлектрический материал некоторые условия, определяемые действием ядерных излучений на вещество. [c.73]

Разработка первых радиоизотопных термогенераторов ( Бета , СНАП-3 и др.) показала, что эти установки настолько надежны в эксплуатации и имеют такие большие возможности улучшения рабочих характеристик, что вряд ли они могут быть вытеснены в ближайшем будущем какими-либо другими устройствами. [c.143]

Современные изотопные термогенераторы характеризуются электрической мощностью от 5 до 100 em, к. п. д. 3—5% и сроком службы без замены топлива от трех месяцев до десяти лет. Область применения этих установок непрерывно расширяется их можно использовать как источники питания для космических и наземных установок, в том числе для автономных средств сигнализации, телеметрической системы передачи метеорологических данных, ли- [c.143]

Солнечные фотоэлементы, конкурирующие с изотопным генератором, весьма чувствительны к космическим условиям и режиму эксплуатации. Химические батареи значительно уступают изотопным генераторам как по сроку службы (1—2 недели), так и по энергоемкости. По американским данным, изотопный термогенератор СНАП-3 мощностью 2,7 em, весом 2 кГ в течение пятилетнего срока службы выработал количество электроэнергии, для получения которого потребовались бы химические батареи весом 3,2 Т (см. далее). [c.144]

За последнее время началась разработка конструкций изотопных термогенераторов, предназначенных для питания аппаратуры гидроакустических маяков устройств для противолодочной обороны подводных океанографических установок, оборудованных сейсмографами, датчиками температуры и солености воды и т. п. Дальнейшие исследования подводного мира могут открыть новые области применения изотопных термогенераторов, где они окажутся единственно возможными источниками энергий. [c.144]

Кроме того, интерес к изотопным термогенераторам начинают проявлять нефтяная и газовая промышленность, медицина и другие области науки и техники. [c.144]

Конструктивные особенности изотопных термогенераторов [c.152]

Определим количество теплоты <7 , подводимой к термоэлементу от верхнего источника теплоты температуры в единицу времени. Основная составная часть — теплота q, преобразуемая в электрическую энергию. Она определяется на основании эффекта Пельтье, согласно которому обратимое выделение теплоты на спае двух проводников при прохождении тока пропорционально силе тока поэтому q = л/, где л — коэффициент Пельтье, являющийся функцией температуры я = Я1 1ц — Пц 1п i — сила тока в цепи термогенератора. [c.577]

Следует отметить также, что некоторые полупроводниковые материалы (например, тройной сплав Bi—Sb—Zn) тоже обладают значительными коэффициентами термоЭДС, что позволяет с успехом использовать их для изготовления термоэлементов, термогенераторов, холодильных устройстй и пр. [c.129]

Из табл. 8.4 видно, что эти соединения являются узкозонными полупроводниками. Халькогениды свинца используют для изготовления фоторезисторов в инфракрасной технике, инфракрасных лазеров, тензометров и термогенераторов, работающих в интервале температур от комнатной до 600 С. [c.293]

Полупроводниковые материалы сложного состава находят техническое применение при изготовлении термоэлементов, термогенераторов и холодильных устройств. К таким материалам относятся, например, тройной сплав Bi—Sb—Zn, употребляющийся для положительных ветвей термоэлементов, твердые растворы 0,25 PbS-0,5 PbSe-0,25 РЬТе и 0,3 PbS-0,7 PbSe и другие материалы, из которых изготовляют отрицательный электрод термоэлементов. Э( х )ективность использования материала в термоэлектрических устро йствах в простейшем случае оценивается критерием А. Ф. Иос е [c.266]

Облицовки часто применяются в космической технике в конструкции радиоизотопных термогенераторов. Они являются частью конструкции капсул — источников теплоты или самого генератора. Обычно они выполняют роль диффузионного барьера для устранения или сведения к минимуму взаимодействия меноду отдельными деталями, такими как аблятор или эмиссионные покрытия. [c.462]

Наиболее эффективными материалами для создания как термоэлектрических холодильников, так и термогенераторов являются материалы с максимальной величиной а о/%. Для термоэлектрического охлаждения необходим материал с высокими значениями коэффициента Пельтье и удельной электропроводности. Последнее требование обусловлено тем, что в добавление к теплу Пельтье всегда выделяется и джоулево тепло и, чтобы эффект джоулева нагрева не перекрыл эффект охлаждения, необходимы материалы с хорошей электропроюдностью. С другой стороны, при одном- и том же количестве тепла, выделяющемся вследствие эффекта Пельтье на одном контакте и поглощающемся на другом, разность температур между контактами будет тем больше, чем меньше теплопередача от горячего конца проводника к холодному, т. е. чем меньше коэффициент теплопроводности. [c.265]

Ярко выраженные термоэлектрические свойства контактов некоторых полупроводников позволили создать термогенераторы для питания радиоприемников и даже маломощных станций. Например, Институтом полупроводников Академии наук СССР (А. Ф. Иоффе, Ю. П. Маслаковец, [c.320]

А. Н. Воронин и др.) совместно с Министерством связи СССР (В. С. Да-ниель-Бек и др.) был разработан термогенератор для питания радиоприемников в местах, не имеющих электроэнергии. Источником тепла в нем служит обычная керосиновая лампа. [c.320]

Термогенераторы иа органическом топливе. Такие ТЭГнашли наибольшее практическое применение для электро- и теплоснабжения автономных объектов в нефтегазовой промышленности, метеорологии, навигации, сельском хозяйстве, армии и быту. В качестве источника теплоты в них используются продукты сгорания твердого (уголь, дрова, брикеты), газообразного (метан, пропан, пропан-бутан) и жидкого (бензин, керосин, дизельное) топлива. [c.517]

Реакторные термогенераторы (РТЭГ). Требуемые уровни электрической мощности ТЭГ — от единиц до нескольких сотен и тысяч киловатт — могут быть обеспечены только в сочетании с ядер-ными реакторами (ЯР) в качестве источника теплоты [4, 13]. [c.520]

Перспективные материалы для высокотемпературных термогенераторов. Являются сверхпроводниками eS4, может быть использована как керамика для изготовления тиглей для плавки металлов [c.35]

Переменный ток в термогенераторах можно получать с помощью периодического нагревания и охлаждения спаев ТЭЭЛ. Разработаны различные конструкции подобных ТЭГ. А. X. Черкасским была предложена идея такого ТЭГ переменного тока. В одном из вариантов предусматривалось применение вращающихся батарей ТЭЭЛ с соответствующими коллекторами для получения постоянного или переменного тока [5]. Устройство, основанное на использовании теплового потока, периодически обтекающего горячие спаи ТЭЭЛ, исследовалось также в США [6]. Принципиальная схема одного из таких ТЭГ показана на рис. 3.4. Тонкие пленки полупроводников д- и р-типов образуют термоэлектрическую цепь, которая вплетена в диэлектрик таким образом, что горячие спаи находятся на одной стороне, а холодные — на другой. Если такой ТЭГ вращается или источники тепла и холода движутся вокруг ТЭГ, спаи периодически нагреваются и охлаждаются и в цепи возникает переменный ток. [c.43]

Термогенератор заключен в цилиндрический корпус из полиэтилена. В этом корпусе имеются два канала, в которые помещаются ветви термоэлемента, соприкасающиеся с тепло-и электропроводящей крышкой, которая осуществляет соединение ветвей. Эта крышка обращена в сторону предполагаемого источника тепла. Горячие концы термоэлектрических ветвей покрыты тонким слоем свинцово-оло-вянистого сплава для улучшения контакта, который достигается прижатием крышки с помощью винтов. Холодные концы ветвей контактируют с блоком отвода тепла из материала с хорошей тепло проводностью (алюминий). [c.84]

Радиоизотопный термогенератор очень удобен для использования в космических аппаратах прежде всего из-за чрезвычайной простоты, надежности и стабильности его работы. На характеристики этой системы не влияют такие факторы, как глубокий вакуум, невесомость, столкновения с микрометеоритами, радиационные пояса, солнечные вспышки, перегрузки, характерные для ракетных систем, вращение и потеря устойчивости космического аппарата. Поскольку изотопный термогенератор может работать при высоких значениях теплового потока и температуры, он почти нечувствителен к поглощению и отражению солнечных лучей, к изменениям температуры в соответствии с временем суток на орбите, а также к локальным изменениям температуры космического аппарата. [c.144]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...