Стартовая >> Книги >> Учеба >> Очерки развития термоэлектричества

Термогенераторы с другими источниками тепла - Очерки развития термоэлектричества

Оглавление
Очерки развития термоэлектричества
Открытие основных термоэлектрических эффектов
Основные направления термоэлектричества
Связь термоэлектричества с другими научно-техническими направлениями
Феноменологическая теория
Гальванотермомагнитные эффекты
Современное состояние теории термоэлектрических явлений
Микроскопическая теория термоэлектрических явлений
История развития термоэлектрического материаловедения
Современное состояние термоэлектрического материаловедения
История термоэлектрической энергетики
Современное состояние термоэлектрической энергетики
Солнечные термогенераторы
Радиоизотопные термогенераторы
Термогенераторы с другими источниками тепла
История развития термоэлектрического охлаждения
Современное состояние термоэлектрического охлаждения
История развития термоэлектрической термометрии
Области применения термопар
Технические возможности термопар
Влияние внешних магнитных полей
Термоэлектрическая нестабильность термопар
Низкотемпературные термопары
Среднетемпературные измерения
Инерционность термопар, микротермопары
Тонкопленочные термопары
История развития термоэлектрических приемников излучения
Современное состояние в области термоэлектрических приемников излучения
История развития электроизмерительных преобразователей
Современное состояние в области термоэлектрических приемников излучения
История развития термоэлектрической микрокалориметрии
Современное состояние микрокалориметрии
Термоэлектрическая теплометрия
Термоэлектромеханические преобразователи
Другие термоэлектрические приборы
Список сокращенных названий институтов, литературы

Для работы термоэлектрических преобразователей подходит любой источник тепла, поэтому в термогенераторах возможна утилизация тепловых отходов промышленных предприятий и электростанций, отработанных газов ракетных установок, двигателей внутреннего сгорания, тепла геотермальных вод, инфракрасного излучения поверхности Земли, человеческого тела и т. п. [59, 91]. Для питания миниатюрных радиоприемников можно использовать термоэлектрические источники, работающие от тепла руки. Один из таких генераторов создан в Японии. В нем термобатарея из сплава висмут — теллур поперечного сечения 48 см2 с алюминиевым ребристым теплоотводом обеспечила около 7 мВт при разнице температур 10°. Подобный термогенератор из нескольких десятков миниатюрных термоэлементов, выполненный в виде гибкого, сребренного с холодной стороны браслета, надеваемого на запястье человека, был разработан чехословацкими специалистами. Некоторые швейцарские фирмы приступили к выпуску электронных часов с питанием от термобатареи, размеры которой не превышают 10 см2, а рабочий перепад температур составляет 5—7°. Это устройство вырабатывает мощность примерно 10 мкВт, вполне достаточную для непрерывной работы наручных кварцевых часов [32, 59, 78, 140].
На 5-й Межотраслевой конференции по преобразованию энергии «Энергия-70» (Лас-Вегас, США, 1970) сообщалось о результатах анализа возможности использования термогенераторов для преобразования отработанного тепла электростанции в электроэнергию. С этой целью можно осуществлять конденсацию пара низкого давления, выходящего из турбины в специальном «термоэлектрическом холодильнике», в стенках которого установлены термоэлементы. Другим источником тепловой энергии для ТЭГ могут служить горячие газы, выбрасываемые в атмосферу на электростанциях, использующих тепло сгорания традиционных топлив, а также отработанные газы в газовой турбине электростанции [162].
Разработке термоэлектрического источника энергии для элементов электрооборудования автомобилей, использующего тепло выхлопных газов двигателей, посвящены исследования советских и американских специалистов. Расчеты показали, что возможно создание термогенератора такого типа мощностью 500—1500 Вт без заметного влияния на сопротивление выпускной системы двигателя. Ожидаемая удельная масса термогенератора 44 Вт/кг, в то время как у современных автотракторных генераторов удельная масса 18—24 Вт/кг [50, 76, 109].
Возможность использования термогенераторов для преобразования отходящего тепла ракет в электричество была продемонстрирована в конце 50-х годов американскими специалистами [177].
По заказу военно-воздушных сил США исследовалась возможность применения миниатюрных пленочных термоэлектрических генераторов, работающих на аэродинамическом нагреве снаряда и предназначенных для питания интегральной схемы управления взрывателем в авиационных снарядах [107].
Разработан проект использования теплового излучения земной поверхности. В этом случае термоэлектрические преобразователи устанавливаются на долговременно летающем объекте. Горячие спаи, обращенные к Земле, могут быть нагреты до температуры 226 К (при самых неблагоприятных условиях), а холодные, обращенные в ночное небо, охлаждаются до 139 К. Согласно расчетам и предварительным испытаниям опытных образцов с площади 0,3 X 0,3 м можно получить выходную мощность около 400 мВт, при этом КПД превышает 2,5 %. Удельная мощность термогенератора, работающего на тепловом излучении Земли, составляет 2,7 Вт/кг, что сравнимо с характеристиками обычных космических солнечных и радиоизотопных термоэлектрических установок [137].
Интересен метод получения электрической энергии при термоэлектрическом преобразовании геотермальной энергии. Для этих целей разрабатываются также комбинированные энергосистемы, геотермальное тепло утилизируется посредством цикла Ранкина (1-я ступень) и термоэлектрического эффекта (2-я ступень) [125].
На 9-й Межотраслевой конференции по прямому преобразованию энергии (Сан-Франциско, США, 1974) обсуждалась возможность получения электроэнергии с помощью термоэлектрического преобразователя за счет разной температуры на различных глубинах.

Рассматривался проект термогенератора, работающего при перепаде температур 23° (глубина 2000 м) с КПД 1 %. Общая масса материала термогенератора для производства 1 МВт энергии составляет 6 т. Несмотря на низкий КПД, проект такой энергосистемы представляется экономически выгодным [91, 94].
Термоэлектрический генератор кратковременного действия с обогревом экзотермической смесью был создан в конце 60-х годов в ФРГ. Работа аналогичного преобразователя, функционирующего в условиях кратковременных экзотермических процессов, исследована в этот же период болгарскими специалистами [67, 126].



 
« Оперативное управление в энергосистемах   Проектирование силового электрооборудования »
электрические сети