Термоэлектрический тепловой насос

Термоэлектрический тепловой насос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскив

Социалистических

Республик

Ф рц 1002757 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено14. 07. 81 (2 ) 3318042/24-06 р ц К з с присоединением заявки №

Г 25 В 21/02

Н 01 L 35/28

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (Щ УДК 537. 32 (088. 8 ) Опубликовамо 070383. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 07.0383 (72) Авторы изобретения

И.Н. Помазанов, В.A Рачков, В.М. Мороз, .

Л.Н. Кондратенкр, Ю.В. Антонов и Б.Ф. Бызалов (71) Заявитель (54) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ TEIIJIOBOA НАСОС

Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам и может быть использовано для подогрева жидкости.

Известен проточный электронагреватель, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода среды, электронагреватели, размещенные с заданным шагом, и каналы для циркуляции жидкости L 1) .

Недостаток данного электронагревателя заключается в неэкономичности, а именно, тепловая мощность, поглощаемая потоком нагреваемой жидкости, не превосходит электрической мощности, подводимой к электронагревателям.

Известен термоэлектрический тепловой насос, содержащий полупроводниковые ветви, попарно соединенные посредством шин, одна из которых служит генератором, подсоединенным к источнику нагрева, а другая — холодильником, и ра3меще líûå между ветвями медные стержни. с каналами для циркуляции рабочей среды, разделенные диэлектриком P2).

Недостаток укаэанного насоса.заключается в том, что температура нагреваемого потока в нем не может быть выше температуры медных соединительных стержней, которая всегда значительно ниже температуры горячей коммутационной шины термогенератора.

Цель изобретения — повышение экономичности известных электронагревателя и теплового насоса.

Цель достигается тем, что в из10 вестном термоэлектрическом насосе, содержащем полупроводниковые ветви, попарно соединенные посредством шин, одна из которых служит генератором, подсоединенным к источнику нагрева, 15 cl ДРУгаЯ - KGJIQJIHJIbHHKoM H Размешен-. ные между ветвями медные стержни с каналами для циркуляции рабочей среды, разделенные диэлектриком, обе шины выполнены с каналами, причем каналы генератора подсоединены к каналам стержней с образованием циркуляционного контура для рабочей среды.

На фиг. 1 изображен отсасываемый термоэлектрический насос, общий вид, на фиг-. 2 — разрез A-А на фиг. 1.

25 термоэлектрический насос содер полупроводниковые ветви 1, 2, 3 и 4, попарно соединенные посредством шин

5 и 6, первая из которых соответственно служит генератором, подсоединенным к источнику 7 нагрева, а другая—

1002757

Формула изобретения холодильником, медные стержни 8 с ка.налами 9, Разделенные диэлектриком, выполненным в виде зазора 10. Шина

5 выполнена с каналами 11, подсоединенными к патрубку 13, шина б выполнена с каналами 12, присоединенными к патрубку 14 и 15, а каналы

9 подсоединены к патрубку 16 и соединены калачом 17 с каналами 9.

Насос работает следующим образом.

Генератор подключают к источнику 10

7, через каналы 12 пропускают охлаждаемую рабочую среду, подаваемую через патрубок 14 и удаляемую через па трубок 15, и одновременно подают другую рабочую среду через патру- 15 бок 16 в каналы 9„ которая после циркуляции по каналам 11 отводится нагретая через патрубок 13. Мощность выделяемая на нагревательных элементах, и расход рабочей сРеды (жид- щ кости), протекающей по каналам 9 и

11, выбираются такими, чтобы жидкость на выходе иэ каналов 11 имела заданную температуру Т (например, Т = 80 С). При этом шина 5 имеет примерно такую же температуру, поскольку выполнена из металла с высокой теплопроводностью.

Температура Т медных стержней в этом случае значительно ниже температуры Т„(Т,><с TÄ), так как в каналы

9 поступает еще не сильно подогретая жидкость, а количество тепла, поступающее на стержни 8 от горячей шины через ветви 1 и 2, недостаточно для значительного нагревания потока З5 (удельная теплопроводность полупроводников в 500 раз меньше таковой для меди) . Поэтому между шиной 5 и стер>кием 8 создается значительная разность температур (например, Т вЂ” Т = 70 С ).4()

В результате между двумя стержнями

8, разделенными зазором 10, возникает

Разность потенциалов (эффект Зеебека), т. е. возникает термо-ЭДС, полярность которой показана на фиг. 2 знака- 45 ми "+" и

Так как цепь термогенератора замкнута на термохолодильник, то возникно вение термо-ЗДС приводит к возникновению электрического тока через термохолоднльник. На фиг. 2 цепь тока показана пунктирной линией, а направление тока указачо стрелками.

При указанном на фиг. 2 чередующемся расположении полупроводниковых ветвей типа — р и типа — yI ток че- 55 реэ термохолодильник имеет такое направление, при котором дырки в ветви — р (ветвь 4> и электроны в ветви — > (ветвь 3) движутся от их спаев с шиной б в направлении к стерж ню 8 (движение электронов и дырок показано на фиг. 2 стрелками: ф -электроны, ф — дырки). В результате по границе ветвей и шины t> происходит поглощение тепла Пельтье и охлаждение шины б до некоторой температуры Т2 с Т .

При пропускании по каналам 12 потока какой-либо жидкости, имеющей температуру Т Ъ Т, эта жидкость охлаждается и отнятое от нее тепло вследствие эффекта Пельтье передается стержням 8 и потоку жидкости, про.текающей по каналам 9, подогревая эту жидкость.

Таким образом тепло Q,,получае. мое потоком жидкости, проходящей по каналам 11 и 9, складывается из тепла Ц„, выделяемого источником 7 нагрева, и тепла Ц2, отнятого от потока жидкости, проходящей по каналам

12 в шине холодильника:

Q=- 91+ О где величины Q, Q„è Ц отнесены к одной секунде. Теплопотерями в ок-. ружающую среду(излучение и .др.) пренебрегают,ввиду их малости., Таким образом, дополнительное выполнение каналов в шинах холодильни- . ка и генератора теплового насоса приводит к получению дополнительного тепла, используемого для подогрева рабочей среды, в частности жидкости.

Термоэлектрический тепловой насос, содержащий полупроводниковые ветви, попарно соединенные посредством шин, одна из которых служит генератором, подсоединенным к источнику нагрева, а другая — холодильником, и размещенные между ветвями медные стержни с каналами для циркуляции рабочей среды, разделенные диэлектриком, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения экономичности, о6е шины выполнены с каналами, причем каналы генератора подсоединены к каналам стержней с образованием циркуляционрого контура для рабочей среды.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании 91368271, кл. Н 5 Н,опублик. 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 137343, кл. F 25 В 29/00, 1962.

1002757

4Ъ» f

Составитель Т. Юдина

Редактор М. Дылын Техред А.Ач Корректор Г. Огар

Заказ 1521/15 . Тираж 528 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4