Термоэлектрические генераторы

      Здравствуйте! В качестве устройства для прямого превращения тепла в электрическую энергию применяют термоэлектрические генераторы, действие которых основано на принципе работы обычных термопар. Если в местах спая двух разнородных проводников поддерживать разность температур, то в цепи возникнет так называемый термоэлектрический эффект (направленное движение электронов). Однако вследствие высокой теплопроводности материала термопары и джоулевых потерь энергия вырабатываемого в ней электрического тока незначительна и КПД не превышает 1%. Использование в этих преобразователях полупроводниковых термопар позволяет повысить их к.п.д.

      Поэтому такие приборы нашли применение в измерительной технике. КПД термоэлемента зависит от температур горячего и холодного спаев и свойств используемых материалов (термоэлектродвижущей силы на один градус, теплопроводности и удельного электрического сопротивления). Полупроводники имеют более высокое значение удельной ЭДС, чем металлы. Кроме того, есть полупроводники с высокой температурой плавления, допускающие повышенные температуры горячего спая.

     Поэтому применение полупроводниковых термопар позволило повысить КПД преобразователя. При средних показателях КПД может составить 12—14%, однако реально достижимый КПД равен 8—10%. Из-за низкого КПД термоэлектрогенераторы в энергетике целесообразно использовать только в комбинации с другими установками для выработки электроэнергии.

     Предельная температура горячих спаев термоэлектрогенератора (ТЭГ) для разных материалов различна, но не намного превышает 1500 К. Кроме того, каждый полупроводниковый материал имеет лишь узкий интервал рабочих температур, поэтому с целью расширения этого интервала каждая из ветвей полупроводникового ТЭГ составляется из ряда веществ с одним типом электрической проводимости. Если соответствующим подбором материалов удастся создать установку, работающую в диапазоне температур от Т1 = 300 К до Т2 =1900 К, то ее расчетный КПД достигнет 31 %.

    Небольшая величина напряжения и силы тока у одного термоэлемента приводит к необходимости последовательно-параллельного включения большого числа элементов, что значительно усложняет и удорожает установку. Источником теплоты, необходимой для нагрева горячих спаев ТЭГ, может служить органическое или ядерное топливо.

     Так, например, установка «Ромашка» мощностью 0,5 кВт, созданная в СССР, работала на ядерном топливе. Широкое практическое применение различные термоэлектрические элементы нашли в космонавтике. На космических кораблях, искусственных спутниках Земли, межпланетных станциях они используются для энергетического питания аппаратуры. К примеру, «крылья» советского космического корабля «Союз» представляли собой термоэлектрические генераторы — солнечные батареи, в которых энергия, излучаемая солнцем, преобразовывалась в электрический ток. Исп. литература: 1) Теплотехника, под общей редакцией И.Н.Сушкина, Москва, Металлургия, 1973. 2) Теплотехника, Бондарев В.А., Процкий А.Е., Гринкевич Р.Н. Минск, изд. 2-е,"Вышейшая школа", 1976.


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *