Предложена аналитическая модель термоэлектрической системы генерирования тепловой и электрической энергии на газовом топливе с водяным охлаждением. Описан метод оптимизации термогенератора с учетом его функционального назначения. Представлены варианты повышения к.п.д. термогенератора до 4,5 % и теплового к.п.д. устройства до 89 %. Модель может быть эффективно использована для разработок термогенераторов на органическом топливе различных конструкций.

Analytical model of thermoelectric heat and electric power generation system based on gas fuel with water cooling is created and studied. Method for optimization of thermogenerator with regard for its functional purpose is described. Variants of increasing thermogenerator efficiency to 4,5% and thermal efficiency of device to 89% through optimization of heat supply and removal system, selection of rational operating conditions for thermogenerator, are presented. The elaborated model can be efficiently used for further development of organic-fueled thermogenerators, including simulation of heat exchange systems of various constructions.

Определены коэффициенты конвективного теплообмена в полупроводниковых термоэлектрических генераторах с каталитическим источником тепла. Получена возможность оптимизации систем подвода и отвода тепла реальной конструкции термоэлектрического генератора и, как следствие, повышения его К.П.Д. в целом. Выделяемое генератором тепло можно использовать для создания необходимого теплового режима электронных устройств в условиях работы при пониженных температурах окружающей среды.

Coefficients of convective heat exchange under various heat transfer conditions in semiconductor thermoelectric generators with catalytic heat sources have been determined. The established coefficients of convective heat exchange allow calculating theamount of heat transferred to thermoelectric power converter, estimate heat losses, as well as potential opportunity for providing thermal conditions of electronic devices under reduced ambient temperatures.

Рассмотрены последовательное изложение преобразователей энергии, принцип их работы, основанный на использовании термоэлектрических эффектов. Описаны свойства основной части преобразователей - термоэлементов - в которых происходит преобразование энергии. Предложены классификация основных типов термоэлементов, а также соотношения для описания термоэлементов в условиях термоэлектрического и гальваномагнитного охлаждения и нагрева.

Исследованы термоэлектрические свойства некоторых твердых растворов. Обнаружено, что с ростом содержания иттербия в составах твердых растворов электропроводность резко возрастает, а теплопроводность убывает, в результате чего термоэлектрическая эффективность повышается и в определенных составах при температурах 500 - 1 000 К достигает величины, представляющей практический интерес с точки зрения использования в качестве р-ветви термопар в термогенераторах.

The article is dedicated to research of thermoelectric properties of solid solutions TlIn1-xYbxTe2,where 0?х?0,11. It is revealed, that with growth of the contents of ytterbium in structures of solid solutions the electrical conductivity sharply increases, and the heat conduction descends, but as a result the thermoelectric efficiency increases and in definite structures and temperatures reaches quantity of practical value.

Предложена модель полупроводникового термоэлектрического микрогенератора с каталитическим источником тепла. Описан метод повышения его эффективности с учетом системы теплообмена, конструктивных характеристик и свойств термоэлектрических батарей. Предложенная модель может быть использована для разработки и создания автономных источников питания электронной аппаратуры.

Physical model of semicoductor thermoelectric microgenerator with a catalytic heat source is created and investigated. Method for optimization of its parameters with regard to heat exchange system, structural characteristics and thermopile properties is described. The proposed model is used for the development and future creation of self-contained power sources for electronic equipment.

Рассмотрены энергетические процессы, происходящие в трубопроводе, заполненном проточным жидкометаллическим теплоносителем, размещенным в электрическом поле. Получены аналитические выражения для расчета теплогидравлических характеристик и электрических сопротивлений теплогенераторов прямого нагрева.

Наведено класифікацію й основні характеристики термоелектричних перетворювачів теплової енергії в електричну. Увагу приділено тепловим і конструктивним схемам, системам підведення та відведення тепла термоелектричних генераторів на органічному паливі, а також системам з ядерними та радіоізотопними джерелами тепла. Запропоновано класифікацію джерел тепла на органічному паливі, зокрема, каталітичних джерел. Висвітлено особливості розробок і практичного використання термогенераторів на органічному паливі.

Приведены классификация и основные характеристики термоэлектрических преобразователей тепловой энергии в электрическую. Внимание уделено тепловым и конструктивным схемам, системам подведения и отвода тепла термоэлектрических генераторов на органическом топливе, а также с ядерными и радиоизотопными источниками тепла. Предложена классификация источников тепла на органическом топливе, в частности, каталитических. Освещены особенности разработок и практического использования термогенераторов на органическом топливе.

Проведен анализ современного состояния и перспектив использования термоэлектрических микрогенераторов, в том числе и на органическом топливе. Представленные разработки термоэлектрических микрогенераторов показывают, что все более широкое их использование формирует отдельное очень важное направление термоэлектричества - генерирование микромощности с нарастающими возможностями практических применений для зарядки аккумуляторов, мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов и фотокамер, питания небольших радиостанций и другой портативной техники, в том числе и медицинской. Определены пути повышения эффективности таких устройств и направления их широкого практического использования.

Analysis of current status and prospects of using thermoelectric microgenerators, including organic- fueled ones, is performed. Developments of thermoelectric microgenerators presented in this review demonstrate that their increasingly wide use forms a separate, very important line of thermoelectricity Ц micropower generation with growing potential of practical applications for charging batteries, mobile phones, digital cameras and photocameras, power supply to small radio stations, other portable devices, including medical. The ways of increasing the efficiency of such devices and relevant lines of their wide use in practice are determined.

Розглянуто режим роботи термоелектричних генераторів (ТЕГ) за наявності додаткової залежності між температурою гарячих і холодних спаїв, яка визначається фізичною природою джерел тепла. У лінійному наближенні знайдено геометричні розміри й електричні режими роботи, які забезпечують максимальні енергетичні показники ТЕГ.

Наведено розподіл температури та електростатичного потенціалу в вихровому анізотропному термоелементі. Одержано вираз для поперечної до падаючого теплового потоку термоерс.

Проаналізовано існуючі конструкції теплоприймача - зразка досліджуваного теплозахисного матеріалу (ТЗМ) з термопарами. Розроблено конструкцію теплоприймача, в якій похибки визначення одномірного температурного поля зведено до мінімуму. Розглянуто вплив різних факторів на експериментальне температурне поле в ТЗМ.

Запропоновано новий термоелектричний прилад - короткозамкнений напівпровідниковий термоелектричний двигун, що перетворює низькопотенціальну теплову енергію в механічну. Принципом роботи механізму є одночасне використання ефекту Зеєбека й Ампера. Механізм може використовуватися як машинний привід в автономних енергетичних системах і там, де нестачу енергії не можна поповнити традиційними способами. Розраховано потужність, електромагнітний момент, частоту обертання ротора, коефіцієнт корисної дії. Робочу потужність приладу показано в схемах теплового насоса та холодильника. Крім використання в енергетичних цілях, механізм можна застосовувати для виробництва автономних лічильників (вимірювальних приладів) теплової енергії.

Досліджено можливості підвищення надійності багатоелементних термоелектричних батарей у ході резервування їх витків резистивними елементами. Показано, що застосування оптимального пасивного резервування дозволяє знизити ймовірність відмов на два - п'ять порядків у порівнянні з активним резервуванням з тими ж питомими характеристиками потужності і тим самим значно підвищити надійність багатоелементних термоелектричних батарей.

Розглянуто особливості "блокового" підходу до проектування термоелектричних перетворювачів енергії. Наведено результати аналізу режимів термоелектричних генераторів стосовно до запропонованої методики, розроблено практичні рекомендації щодо проектування.

Досліджено проникний термоелемент, що працює в режимі генерації електричної енергії. Наведено методику розрахунку й оптимізації його основних параметрів. Показано переваги таких термоелементів перед звичайними.

Індекс рубрикатора НБУВ: З252.4 + В372.31

Рубрики:

Теплоелектричні генератори. Термопари

Дефекти

Шифр НБУВ: Ж23042 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено опис системи ZRTM, розробленої для контролю параметрів термоелектричних модулів, і пакет програмного забезпечення підтримки операційних систем.

Досліджено особливості тепло- та масообмінних процесів у дифузійних джерелах тепла для термоелектричних генераторів. Закономірності зміни теплових характеристик таких джерел розглянуто з урахуванням фізичних властивостей середовища та гідродинамічних властивостей системи.

Розглянуто можливість використання теплових потоків, що існують у грунті, для перетворення їх в електроенергію за допомогою термогенератора. Розраховано модель термоелектричного джерела живлення, що працює в грунті. Виготовлено та досліджено експериментальний зразок джерела живлення; підтверджено актуальність і доцільність подальших досліджень з його оптимізації.

Для автономного живлення устаткування об'єктів газової промисловості запропоновано використання термоелектричного генератора, джерелом тепла в якому є вихрова труба, що перетворює енергію стисненого природного газу в теплову під час його редукування. Розроблено методику розрахунку параметрів термоелектричної системи та вихрової труби, спільна робота яких забезпечує генерацію потрібних електричних параметрів. Наведено результати випробувань дослідного зразка генератора.