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

Термоэлектромеханические преобразователи - 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

ТЕРМОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И ДРУГИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
Термоэлектромеханические преобразователи, чаще всего выполненные в виде термоэлектрических насосов, представляют собой устройства для перекачки электропроводящих жидкостей и являются органическим сочетанием в едином агрегате электромагнитного насоса и термоэлектрического источника тока. В отличие от электромагнитных насосов, работающих от внешних источников тока, термоэлектромагнитный насос не требует дополнительного электропитания: этот насос действует за счет температурных градиентов.
Стимулом для создания термоэлектромагнитных насосов явилась разработка атомнореакторных энергетических систем. Так, в 1954 г. в США была разработана реакторная установка с теплообменником в виде термоэлектрического насоса. Дальнейшее развитие термоэлектромеханических преобразователей связано с использованием их в атомнореакторных установках с жидкометаллическим теплоносителем, применяющихся в качестве энергосистем для питания космической техники и других объектов [29].
Термоэлектрические насосы для этих целей впервые предложены в 1961 г. почти одновременно в СССР А. X. Черкасским и Н. А. Козловым, в США М. Роклином. На III Международной конференции по мирному использованию атомной энергии, состоявшейся в Женеве в 1964 г., сообщено об их практическом применении в космических атомнореакторных энергосистемах. В 1965 г. автономная космическая энергосистема CHAII-10A (США) с термоэлектрическим насосом для перекачки жидкометаллического носителя была запущена на орбиту искусственного спутника Земли [20].
Термоэлектрический насос энергосистемы СНАП-10А питался постоянным током (700 А) от двух параллельных термопар из теллурида свинца. Требуемое магнитное поле (2400 Гс) обеспечивалось постоянным магнитом. Вес установки составлял примерно 9,1 кг, и юна создавала перепад давления 0,05 атм при мощности 0,82 л·с-1. Общая эффективность термоэлектрического насоса достигала 1 % [9].
Работа термоэлектрического насоса основана на взаимодействии короткозамкнутых термоэлектрических токов, генерируемых в прокачиваемой среде с магнитным полем.


Рис. 11.1. Схема термоэлектрического насоса:
1 — канал с прокачиваемой жидкостью; 2 — замыкающая термоэлементы шина; 3 — постоянный магнит; 4 — теплоотводящее ребро; 5,7 — термоэлемент; 6 — тепловая и электрическая изоляция.

Схема устройства термоэлектрического насоса представлена на рис. 11.1. Основными его узлами являются рабочий канал, заполненный перекачиваемой электропроводящей средой, термоэлементы с замыкающей шиной, постоянный магнит, ребристый теплоотвод и тепловая и электрическая изоляция. Поле магнита ориентировано перпендикулярно горизонтальной плоскости симметрии насоса.
По мере совершенствования термоэлектромеханических преобразователей основные достоинства термоэлектрических насосов — автономность действия при отсутствии источника электропитания, отсутствие деталей, размещенных в потоке с электропроводящей рабочей средой, возможность использования естественных температурных градиентов для создания принудительной циркуляции проводящих сред, обратимость, возможность пуска от тепловых источников или стоков, возможность прокачки проводящей среды, состоящей из смеси твердой и жидкой фаз, — нашли широкое применение не только в автономных энергетических установках, но и в качестве интенсификаторов теплообмена различных устройств, автономных теплопроводов для вывода тепла из полностью герметичных тепловыделяющих зон. О работе термоэлектромагнитной трубы в качестве теплопередающего устройства сообщалось, в частности, в докладе А. Т. Белевцева, В. Ф. Лебедева, В. С. Макарова и др. на совещании по электромагнитным расходомерам и электротехнике жидких проводников (Таллин, 1971) [4]. Использование термоэлектромагнитных насосов в термоэлектрических охладителях позволяет значительно увеличить их мощность. Такой комбинированный термоэлектрический холодильник разработан советскими специалистами в 1967 г. [21]. Термоэлектрические насосы также применяются в системах защиты от замерзания различной аппаратуры автоматических метеостанций, радиомаяков в арктических и антарктических районах, космических спутников.

В настоящее время ведутся работы по использованию термоэлектромеханических преобразователей в качестве различных пусковых устройств, запорных клапанов, переключателей, гидромагнитных реле и других элементов контрольно-управляющей аппаратуры. Перспективным является применение термоэлектромагнитных насосов в индустриальной металлургии для электромагнитной обработки расплавов и очистки их от окислов и газовых включений. Возможно применение термоэлектрических преобразователей в медицинской аппаратуре и автономных системах жизнеобеспечения [20].



 
« Оперативное управление в энергосистемах   Проектирование силового электрооборудования »
электрические сети