ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

Расчет геометрических параметров

Если полупроводниковые материалы уже выбраны, а размеры термопар еще не определены, то, несмотря на известные значения величин а, р ■ а. значения R и Л необходимо рассчитать. При этом желательно, чтобы раз­меры ветвей термопары были оптимальными. Это требование приводит к уже »• звестному соотношению между Л и R:

(89)

ЛІ? - [л/^-лРл + /^вРй] = Р-

Подставив (3 в уравнение (72), получим

(90)

Рс = -(ЗАгі + аГс/-іж2.

Если требуемая мощность Рс задана, то каково должно быть значение R, со - _тствующее максимальному коэффициенту преобразования?

(91)

Фс -

2 ’

аД77 + RI

Решив уравнение (90) относительно /, получим

(92)

аТс - у}a2Tq - 2рАТ - 2PCR

R

ак «минус» перед квадратным корнем был выбран из-за того, что мы хотим делить минимальное значение тока. Тогда

PrR

•(93)

аДГ^а^ - т]и2Тс - 2(ЗДТ - 2PCR^ + |а7"с - yja'T^ - 2(3АТ - 2PCR^

Приравняв производную к нулю и решив полученное уравнение отно - п d/c

сльно /с, получим

(94)

(95)

-2[ЗДТ2 (2(3 + а2Та) + в[о2і' 2АТТсТа - 2(33/2ДГ2)

о2Т2аРс

Та=АТ + 2Тс;

(96)

Л *

B = j4^+2^2T/

Так как этот результат достаточно сложен для вывода, то решить поставлен - задачу можно методом подбора.

Пример

Необходимо, чтобы холодильник отводил 10 Вт тепла от холодного тела, находяще­гося при температуре -5 °С, и передавал это тепло в окружающую среду, имеюш температуру 30 °С.

Из-за перепада температур в теплообменниках холодный спай должен иметь темпе­ратуру -15 °С, а горячий 40 °С.

Материалы термопары имеют следующие характеристики: а = 0,0006 В/К,

A = 0,015 ВтДсм ■ К), рА = 0,002 Ом • см,

?.в = 0,010 ВтДсм - К), рв = 0,003 Ом ■ см.

Температуры равны:

Тн= 313 К (40 °С),

Тс = 258 К (-15 °С).

Оптимальной геометрии соответствует

из (26) AR = [л/0,015 • 0.002 + Д010 -0 ООЗ]2 = 120 ■ Ю”6 В2/К. (9"»

Используя уравнения (94), (95) и (96), получим: из (95) ТА = 55 + 2 ■ 258 = 571 К;

из (96) В = ^-га-Ю-Чг-О. ОООб2^! = 0,02985 В• Кг1/7

(из 94) R - |-2 ■ 552 ■ 120 ■ 10"6 (2 • 120 ■ Ш-6 + 0,00062 ■ 571) +0,02985 х

х[0,00062 (120 ■ 10“6)V255■ 258■ 571 -2(l20 ■ 10-6)372 552JJy/(0,00062 • 5712/}) =

0.00335

Рс

Использование одной термопары приведет к слишком большому значению ток* и чрезвычайно маленькому напряжению. Гораздо лучше использовать 100 термопар, которые с точки зрения электрического тока соединены последовательно, а теплопро водности — параллельно. В этом случае на каждую термопару приходится теплова» мощность, равная 0,1 Вт (Рс= 0,1 Вт),

(9-і

R = 0,0335 Ом. Из уравнения (97) определим теплопроводность

_ р _ 120 • 10-6 R 0,0335

Продолж. примера

Требемый электрический ток можно найти из уравнения (92):

0,0006 ■ 258 - л/и,00062 • 2582 - 2 ■ 120 ■ 10 * • 55 - 2 ■ и,1 • 0,0335 _ п

0,0335 ’ ^ '

Зіектрическая мощность

РЕ = О. АТІ + RI2 = 0.0006 ■ 55 • 2,72 +- 0.00335 ■ 2.722 = 0,337 Вт.

(101)

к. .ффициент преобразования

(102)

фг = = 0,296 ■

с 0.337

Т „е величину можно получить, используя уравнение (93).

Теперь, зная требуемые значения величин R и Л, можно определить геометрические - араметры ветвей термопары. Изготовление термопары упрощается, если длина обеих ег ветвей одинакова, т. е. /, = /,, - /.

D 1 1

R = p,^- + p fi-r

ЛА ЛВ

1,потьзуя полученные ранее численные значения, определим:

(103)

(104)

(105)

(106)

(107)

0,0335

0,002 0,003 ’

’ + -’ —

/ =

ч ^А ч Аа.

а = а — + в — ,

0,015^+0,014,

1 =

0.00358

равняв уравнения (104) и (106) между собой, получим

•ел за этим необходимо оговорить максимально допустимую плотность электри - кого тока /тах. Примем, что /тах = 300 А/см2 и что максимально допустимый ток "і термопару равен 4 А. Следовательно, рабочий ток может составлять 2,7 А. Отсюда чаем приблизительную площадь для одной из ветвей Лл = 4/300 = 0,013 см2. Тогда шаль другой ветви Ав = 0,02 см2. Подставив полученные знчения в уравнение (104), оделим, что длина элементов равна 0,11 см. і тепловой мощности 10 Вт получаем напряжение

трЕ юоо, зз7

/ 2,72 ’ '

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче­ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа? Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А …

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может ■сремещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

При изменении температуры некоторого фиксированного коли­чества газа будет меняться его внутренняя энергия. Если при этом объем газа остается постоянным (например, газ помещен в сосуд с жесткими стенками), то изменение его …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Партнеры МСД

Контакты для заказов оборудования:

Внимание! На этом сайте большинство материалов - техническая литература в помощь предпринимателю. Так же большинство производственного оборудования сегодня не актуально. Уточнить можно по почте: Эл. почта: msd@msd.com.ua

+38 050 512 1194 Александр
- телефон для консультаций и заказов спец.оборудования, дробилок, уловителей, дражираторов, гереторных насосов и инженерных решений.