Способ повышения к.п.д. термоэлектрического генератора (холодильника)

Способ повышения к.п.д. термоэлектрического генератора (холодильника)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

l44 883

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСИОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21Ь, 27/02

Заявлено 24.VI.1961 (№ 735706/24-7) с присоединением заявки ¹

МПК Н Olm

УДК 621.362.2 (088.8) Приоритет

Комитет ло делам изобретений и открнтий ори Совете Мииистров

СССР

Опубликовано 23,Х.1968. Бюллетень № 33

Дата опубликования описания З.XII.1969

Автор изобретения

И. В. Зорин

Заявитель

СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ К.П.Д. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

ГЕНЕРАТОРА (ХОЛОДИЛ ЬН И КА) Изобретение касается способа повышения к.п.д. термоэлектрического генератора (холодильника) путем использования тепло- или холодопотерь вследствие теплопроводности термоэлементов.

Генератор (холодильник), работающий по предлагаемому способу, состоит из пористых термоэлементов, расположенных по спирали, и сплошных термоэлементов, размещенных в последнем ряду спирали.

Промежутки между термоэлементами заполнены тепло- и электроизолирующим герметичным веществом.

Термоэлементы соединены по спирали последовательно с комМутационными пластинами.

Холодные спаи охлаждаются ребрами, а охлаждающая их среда подается и выводится по спиральному каналу, образованному кожухом из электроизоляционного материала.

При работе генератора в качестве холодильника холодные спаи генератора будут являться горячими холодильника, а горячие спаи генератора холодными — холодильника.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез генератора со схемой подключения вспомогательной системы; на фиг. 2 — другие разрезы генератора.

Генератор состоит из пористых термоэлементов 1, расположенных по спирали, и сплошных термоэлементов 2, размещенных только в последнем ряду спирали.

Промежутки между термоэлементамп заполнены тепло- и электроизолирующим герметичнь|м веществом 8.

Термоэлементы соединены по спирали последовательно коммутационными пластинами

4, образующими холодные спаи, и пластинами

5, образующими горячие спаи. Получаемый ток снимается с выводов б.

10 Холодные спаи охлаждаются ребрами 7. Охлаждающая их среда подается и выводится через патрубки 8. Она проходит между ребрами по спиральному каналу, образованному кожухом 9 из электроизоляционного материала.

15 Горячие спаи находятся ближе к центру спирали, с удалением от центра их температура постепенно снижается, это уменьшает теплопотери в окружающую среду.

Газ, нагретый источником тепла, подается по

2Ý трубе 10 в центр спирали и проходит по спиральному каналу, ограниченному изоляционными стенками 11.

При этом он отдает тепло игольчатым оребрениям 12 горячих спаев.

25 Кроме этого газа, по трубе 18 в генератор подается дополнительный поток газа с температурой окружающей среды или близкой к ней. Он подается в распределительную коробку 1-1, откуда проходит по зазорам между стенками кожуха 9 к коммутационным пластинам 4 хîlîäíûх сна "в.

144883

На последнем нару>кном ряду спирали имеются прорези 15. По прорезям газ проникает в пористые термоэлементы 1 и проходит llo ним до горячих спаев, где нагревается до температуры, близкой к их температуре, и выходит через наклонные прорези lб в коммутационных пластинах 5 горячих спаев. Выходы этих прорезей направлены в сторону витка спирали с меньшей температурой горячих спаев. Края коммутационных пластин горячих спаев этого витка, находящиеся против выхода прорезей lб, срезаны. Газ, прошедший сквозь термоэлемент l, выходит через этот проход из прорезей lб и смешивается с проходящим между ребрами потоком газа.

Длина витков спирали рассчитывается так, чтобы температуры обоих смешиваемых пото«св в этом месте были одинаковыми.

1>аспределение газа, проходящего по термоэлементам, в соответствующих количествах для каждого термоэлемента производится путем подбора гидравлических сопротивлений (измененпем входных сечений прорезей).

Для уменьшения теплопотерь горячая торцовая сторона генератора может быть закрыта изоляцией или, что лучше, к ней мо>кет быть присоединена такая же сторона второго генератора.

Чтобы исключить окисление элементов проходящим газом, предлагается использовать инертный газ в герметично замкнутом контуре.

Часть газа, вышедшего из генератора по трубе 17, нагревается теплом Q> и подается по трубе 13 снова на вход в канал оребрений горячих спаев. Другая часть газа, вышедшего из генератора, может иметь еще высокую температуру. Olla ox;laждается o«p> >кающей средой в теплообменнике 18, а затем подается по трубе 1:? в распределительную коробку 14 для прохождения по пористым термоэлементам.

Циркуляция газа осуществляется специальным вентилятором 19.

Предлагаемая схема может сыть использована и в качестве холодильника.

В этом случае не нужны трубы 17 и 10 и не нужен теплообменник 20. Вместо него выходящий охлажденный газ проходит через тепловую изоляцию схлаждаемого объема от холодной стенки к горячей и, нагреваясь, уносит с собой натекаюшее через изоляцию тепло.

Прошедший через изоляцию и нагревшийся до температуры, близкой к температуре окружающей среды, газ направляется снова в распределительную коробку 14, проходит через пористые термоэлементы и охлаждается.

Выход охлажденного газа из холодильника удобнее сделать из внутреннего конца спирали, а не из наружного, так как термоэлементы, работающие в меньших перепадах температуры между горячим н холодным спаями, при той ?ке высоте и том же токе должны иметь большее поперечное сечение. Вследствие этого их удобнее разместить на наружных витках спирали.

Такой цикл должен снизить необратимость тепловых процессов по сравнению с известными.

15 .) Предмет изобретения

1. Способ повышения к.ll.ä. термоэлектрического генератора (холодильника), отличаяи4ийся тем, что, с целью использования теплоили холодопотерь вследствие теплопроводности термоэлементов, через термоэлементы с сильно развитой боковой поверхностью пропускают газ (жидкость) с температурой окружающей среды или близкой к ней в направлении от холодного спая к горячему у генератора или от горячего спая к холодному у холодильника так, чтобы при выходе у горячего спая генератора или холодного у холодильника он имел близкую к ним температуру, после этот поток смешивают с потоком газа (жидкости), отдающим тепло оребрению горячих спаев генератора или холодных — холодильника, в месте, где температуры этих потоксв равны.

2. Способ Ilo п. 1, отли тющийся тем, что, с целью удобства выведения потока газа (>кидкости), прошедшего через термоэлементы, в поток газа (?кидкости), отдающий свое тепло сребрениям спаев, в месте, где температуры

40 этих потоков равны, элементы располагают по спирали так, чтобы с удалением от центра температура горячих спаев у генератора или холодных — у холодильника постепенно повышалась или понижалась вследствие изменения

45 температуры потока газа (жидкости), отдающего свое тепло оребрениям спаев и проходящего последовательно по спирали через все эти оребрения, причем длину витков спирали рассчитывают так, чтобы у термоэлемента, из

50 которого выходит поток газа (жидкости) в одном витке спирали, в соседнем витке, прямо напротив этого элемента, проходил поток газа (жидкости), отдающий свое тепло ребрам спаев, и температуры этих потоков были бы

55 одинаковы.

144883

Риг 2

Составитель В. Гордон

Редактор Н. П. Белявская Техред А. А. Камышникова Корректор Т. А. Абрамова

Заказ 3208/2 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2