ews Термоелектричний генератор: принцип роботи, застосування, як зробити

Новости

Виды арт терапии
Термин «арттерапия» («art» — искусство, «arttherapy» — терапия искусством) значит исцеление пластическим изобразительным творчеством с целью выражения собственного психоэмоционального состояния. В первый

Организация свадеб в москве
Оформление и http://isp.dn.ua/video/131516-proekty-ban-3-na-4-iz-brusa/ 16-11-2013, 17: 36 Решили заняться свадебным делом? Тогда читайте, что для этого нужно и сколько

Мониторинг серверов майнкрафт 1
Сервера Minecraft - что все-таки это такое? Обычно, все люди, которые играют в игру Minecraft по онлайну проводят все свое игровое время на каком или сервере. Наш веб-сайт посвящается конкретно данным

Сделать силиконовую форму своими
В строительстве нередко употребляют формы, чтоб создавать разные изделия и продукцию. Самые главные из их — это полимерные и силиконовые. В их может быть заливать не только лишь гипс и бетон, их также

Что лучше подарить маме на новый
Просто волшебно, что посреди окружающей нас сероватой и скучноватой обыденности находятся такие примечательные и волшебные празднички, как Новый год, когда у нас возникает красивый повод для того, чтоб

Свадебное платье в стиле ампир
Свадебные платьица в стиле ампир популярны во все времена! Но в последние пару лет они пользуются просто большой популярностью посреди невест! Они легкие, воздушные, комфортные, женственные, обыкновенные,

Оса эгида купить
  «Стражник» и «Эгида» представляют собой бесствольные пистолеты 1-го класса, под один и тот же патрон, который, пожалуй, является самым действенным для травматического орудия, в плане законной самообороны.

Html купить юнкер 5
Юнкер - 3 очами обладателя. Вступление. редисловие. Для начала привожу типовое описание Юнкера - 3 с 1-го из веб-сайтов (нужно отметить, что описания на различных веб-сайтах отличаются очень некординально,

Проверить штрафы по номеру водительского
Проверка осуществляется по данным тс. Необходимо отметить, что, используя этот сервис, не надо вводить никаких индивидуальных данных водителя, потому проверку может произвести хоть какой, у кого есть

Грин плаза донецк адрес
«Green Plaza» — новый торгово-офисный центр формата LIFE STYLE, расположенный в самом центре Донецка — на скрещении улицы Артёма и Садового проспекта. Здание центра гармонически вписывается в общую композицию

Новогодняя упаковка
Подарочные пакеты в коллекциях
Бумага подарочная
Коробки
Крафт пакеты
Ленты атласные
Папирусная бумага тишью
Рафия
Упаковка для вина
Целофан
Шнуры
Коллекции

 

Термоелектричний генератор: принцип роботи, застосування, як зробити

  1. Що таке термоелектричний генератор?
  2. Принцип роботи
  3. перспективи
  4. Сфера застосування і види термоелектричних генераторів
  5. Енергопечі
  6. радіоізотопні ТЕГ
  7. Сфера застосування РІТЕГ
  8. Як зробити термоелектричний генератор своїми руками?

Згідно зі світовою статистикою, від загального числа виробленої електроенергії, на ТЕС припадає понад 60%. Як відомо, для роботи теплових електростанцій необхідно органічне паливо, запаси якого не нескінченні. Крім того, покладений в основу техпроцес не є екологічно чистим. Але низька вартість оргтопліва і високий ККД ТЕС, дозволяє отримувати «дешеве» електрику, що виправдовує застосування даної технології. Вихід з ситуації, що склалася - альтернативні джерела енергії, до таких належать термоелектричні генератори (далі ТЕГ), про них і піде мова в цій статті.

Що таке термоелектричний генератор?

Так прийнято називати пристрій, що дозволяє перетворити теплову енергію в електричну. Слід уточнити, що термін «Теплова» не зовсім точний, оскільки тепло, це спосіб передачі, а не окремий вид енергії. Під цим визначенням мається на увазі загальна кінетична енергія молекул, атомів і інших структурних елементів, з яких складається речовина.

Незважаючи на те, що на ТЕС спалюється паливо для отримання електрики, її не можна віднести до ТЕГ. На таких станціях теплова енергія спочатку перетворюється в кінетичну, а вона вже в електричну. Тобто, паливо спалюється для одержання з води пара, що обертає турбіну електричного генератора.

Згідно зі світовою статистикою, від загального числа виробленої електроенергії, на ТЕС припадає понад 60%

Схема роботи ТЕС

Виходячи з вище викладеного, слід уточнити, що ТЕГ повинен генерувати електроенергію без проміжних перетворень.

Принцип роботи

В основі ТЕГ лежить термоелектричне явище, описане на початку 20-х років XIX століття німецьким вченим-фізиком Томасом Йоганном Зєєбеком. Він виявив появу ЕРС в ланцюзі замкнутого типу, що складається з провідника і сурми, за умови створення різниці температур в місцях, де ці матеріали контактують. Зображення пристрою, за допомогою якого був зафіксований даний ефект, представлено нижче.

Зображення пристрою, за допомогою якого був зафіксований даний ефект, представлено нижче

Термопара з досвіду Зеебека

позначення:

  • 1 - мідний провідник.
  • 2 - провідник з сурми.
  • 3 - стрілка компаса.
  • А і В - місця контакту двох провідників.

При нагріванні одного з контактів стрілка відхилялася, що свідчило про наявність магнітного поля, викликаного ЕРС. При нагріванні іншого контакту, напрямок ЕРС змінювалося на протилежне. Відповідно, при розриві ланцюга, можна зафіксувати різницю потенціалів на її кінцях.

Через 12 років, після публікації Зєєбеком результатів своїх дослідів, французьким фізиком Жаном Пельтьє був виявлений зворотний ефект. Якщо через ланцюг термопари пропускати струм, то в місцях контакту цих речовин виникає різниця температур. Ми не будемо наводити опис досвіду Пельтьє, а також дані по сучасним однойменною елементам, цю інформацію можна знайти на нашому сайті.

По суті, обидва ці ефекту зворотні сторони одного термоелектричного явища, що дозволяє безпосередньо отримувати електрику з теплової енергії. Але, до відкриття напівпровідників, термоелектричний ефект не знаходив практичного застосування, зважаючи на неприйнятно низький ККД. Підняти його до 5% вдалося тільки в середині вульгарного століття. На жаль, навіть у сучасних напівпровідникових елементів, цей показник залишається на рівні 8% -12%, що не дозволяє розглядати генератори даного типу в якості серйозних конкурентів ТЕС.

На жаль, навіть у сучасних напівпровідникових елементів, цей показник залишається на рівні 8% -12%, що не дозволяє розглядати генератори даного типу в якості серйозних конкурентів ТЕС

Сучасний елемент Пельтьє із зазначенням розмірів

перспективи

В даний час тривають досліди з підбору оптимальних термопар, що дозволить збільшити ККД. Проблема полягає в тому, що під дані дослідження важко підвести теоретичну базу, тому доводиться покладатися тільки на результати експериментів. З огляду на, що на ефект впливає процентне співвідношення і складу сплавів матеріалу для термопар, говорити про найближчі перспективи невдячне заняття.

Велика ймовірність, що найближчим часом для підвищення добротності термоелементів, розробники перейдуть на інший рівень виготовлення сплаву для термопар, з використанням нано-технологій, ям квантування і т.д.

Цілком можливо, що буде розроблений зовсім інший принцип з використанням нетрадиційних матеріалів. Як приклад можна привести експерименти, що проводяться в Каліфорнійському університеті, де для заміни термопари використовувалася штучна синтезована молекула, яка з'єднувала два золотих мікро провідника.

Як приклад можна привести експерименти, що проводяться в Каліфорнійському університеті, де для заміни термопари використовувалася штучна синтезована молекула, яка з'єднувала два золотих мікро провідника

Молекула замість термопари

Перші досліди показали можливість реалізації ідеї, наскільки вона перспективна, покаже час.

Сфера застосування і види термоелектричних генераторів

З причини низького ККД для ТЕГ залишається два варіанти застосування:

  1. У місцях, де недоступні інші джерела електроенергії.
  2. У процесах, де є надлишок тепла.

Наведемо кілька прикладів таких пристроїв.

Енергопечі

Дані, пристрої, що поєднують в собі такі функції:

  • Конфорка.
  • Обігрівача.
  • Джерела електроенергії.

Це прекрасний зразок, який об'єднує всі обидва варіанти застосування.

Це прекрасний зразок, який об'єднує всі обидва варіанти застосування

Индигирка - три в одному

У представленій на малюнку енергопечі наступні параметри:

  • Вага - трохи більше 50 кілограм (без урахування палива).
  • Розміри: 65х43х54 см (з розібраним димоходом).
  • Оптимальне завантаження оргтопліва - 30 літрів. Допускається використання листяної деревини, торфу, бурового (не камінь!) Вугілля.
  • Середня теплова потужність пристрою близько 4,5 кВт.
  • Потужність електронавантаження від 45-50 Вт.
  • Стабілізовану постійну напругу на виході - 12 В.

Як бачите, ці параметри цілком прийнятні для умов, де немає електрики, опалення та газу. Що стосується невеликої електричної потужності, то її цілком достатньо для зарядки мобільних пристроїв або харчування інших гаджетів, через адаптер від автомобільного прикурювача.

радіоізотопні ТЕГ

Як джерело тепла для ТЕГ може виступати теплова енергія, що виділяється в процесі розпаду нестабільних елементів. Такі джерела називають радіоізотопними. Основна їхня перевага полягає в тому, що не потрібно постійне завантаження палива. Недолік - необхідність установки захисту від іонізуючого випромінювання, неможливість перезаправлення палива і необхідність утилізації.

Термін експлуатації таких джерел безпосередньо залежить від періоду напіврозпаду речовини, що використовується як паливо. До останнього пред'являється наступний ряд вимог:

  • Високий коефіцієнт об'ємної активності, тобто невелика кількість речовини має забезпечувати необхідний рівень виділення енергії.
  • Підтримка необхідного рівня потужності протягом тривалого часу. На цей параметр відповідає, як було зазначено вище, впливає період напіврозпаду, наприклад у стронцію-90 він 29 років, отже, джерело через цей час втратить половину своєї потужності.
  • Іонізуюче випромінювання має бути зручним для утилізації, тобто в ньому повинні переважати α-частинки.
  • Необхідний рівень безпеки. Тобто іонізуюче випромінювання не повинно завдати шкоди екології (в разі експлуатації на землі) і харчується від такого джерела обладнанню.

Таким критеріям відповідають ізотопи кюрія-244, плутонію-238 і згадуваний вище стронцій-90.

Сфера застосування РІТЕГ

Незважаючи на серйозні вимоги до таких джерел, сфера їх застосування досить різноманітна, вони використовуються як в космосі, так і на землі. Нижче на фото, зображений РІТЕГ, який працював на космічному апараті Кассіні. Як паливо використовувався ізотоп плутонію-238. Період напіврозпаду цього елементу трохи більше 87 років. Під кінець 20-ти річної місії джерело виробляв 650 Вт електроенергії.

Під кінець 20-ти річної місії джерело виробляв 650 Вт електроенергії

Радіоізотопне «серце» Кассіні

Кассіні була приведена в якості прикладу, а на рахунок масовості можна констатувати, що, практично, всі КА для електроживлення обладнання використовують РІТЕГ. На жаль, характеристики радіоізотопних джерел енергії космічних апаратів, як правило, не публікуються.

На землі ситуація приблизно така ж. Технологія РІТЕГ як би відома, але її деталі відносяться до закритої інформації. Достовірно відомо, що такі установки застосовуються в якості джерела живлення навігаційного обладнання в місцевості, де з технічних причин неможливо отримувати електроенергію іншим способом. Тобто, мова йде про важкодоступних регіонах.

На жаль, такі джерела не найкраща альтернатива ТЕС з екологічної точки зору.

РІТЕГ піднятий з 14-Мітрова глибини біля Сахаліну

Як зробити термоелектричний генератор своїми руками?

На завершення розповімо, як зробити ТЕГ, яким можна користуватися в турпохід, на полюванні чи риболовлі. Природно, потужність таких пристроїв буде поступатися радіоізотопним генераторів енергії, але з огляду на важкодоступність плутонію, і його неприємну властивість завдавати шкоди людському організму доведеться задовольнятися малим.

Нам знадобиться термоелектричний елемент, наприклад, ТЕС1 12710. Бажано використовувати кілька елементів, підключених паралельно, для збільшення потужності. На жаль, тут є дуже серйозний нюанс, потрібно підібрати елементи з подібними параметрами, що у китайській продукції практично не реально, а використовувати брендову дорого, простіше купити готовий генератор. Якщо використовувати один модуль Пельтьє, то його потужності ледве вистачить для зарядки телефону або іншого гаджета. Нам також знадобиться металевий корпус, наприклад, яке відслужило блоку живлення ПК і радіатор від процесора.

Основні моменти збірки:

Наносимо на корпус термопасту в місці, де буде кріпитися термоелектричний елемент, притуляє його і фіксуємо радіатором. В результаті у нас виходить конструкція, як на нижньому малюнку.

туристичний ТЕГ

Як паливо найкраще використовувати «сухий спирт».

Тепер необхідно підключити до нашого джерела стабілізатор напруги (схему можна знайти на нашому сайті або в інших тематичних джерелах).

Конструкція готова, можна приступати до перевірки.

Що таке термоелектричний генератор?
Що таке термоелектричний генератор?

 

 

 

 

 

 

 

 

+38 (097) 907 58 68;     skype: dyimovochka84;       ICQ: 586 315 593
Недвижимость