UA151672U - Термоелектричний генератор - Google Patents

Abstract

Термоелектричний генератор містить термоелектричні модулі, холодний теплообмінник, виконаний у вигляді посудини для рідини, та гарячий теплообмінник. Гарячий теплообмінник виконано у вигляді парової камери (термосифона), поверхня якої перевищує поверхню термоелектричних модулів. Співвідношення розмірів поверхні термосифона та термоелектричних модулів вибирається пропорційно термічним опорам на холодній та гарячій сторонах модулів.

Description

Корисна модель належить до сфери прямого перетворення теплової енергії в електричну та може бути використана в термоелектричних генераторах для автономного живлення різноманітних мобільних пристроїв, таких як радіоприймачі, мобільні телефони, ОР5 приймачі, інша малопотужна електронна апаратура та локальне освітлення.

Відомий термоелектричний генератор (1), у якому генератор містить "гарячий" та "холодний" теплообмінники, термоелектричну батарею та струмовідводи. Як "гарячий" теплообмінник використано термосифон або теплову трубу, з камерою для випаровування робочого тіла на одному кінці і з камерою конденсації на іншому. Термоелектричний перетворювач виконано у вигляді корпусу, в якому з боку камери конденсації встановлена термоелектрична батарея і принаймні один теплообмінник, наприклад радіатор конвективного теплообміну з повітрям.

Основним недоліком відомого пристрою |1| є низька ефективність системи відведення та розсіювання тепла та як наслідок низький коефіцієнт корисної дії термоелектричного генератора.

Найбільш близьким аналогом до запропонованої корисної моделі за технічною суттю є термоелектричний генератор |2)|, який містить холодний теплообмінник, виконаний у вигляді посудини для рідини з потовщеним дном та гарячий теплообмінник у вигляді масивної плити, до яких через електроїзолятори примикають теплообмінники, елементи притиску теплообмінників до термоелектричних батарей та струмовідводи.

Основним недоліком пристрою |2| є відсутність можливості підтримання стабільного теплового потоку через термоелектричні модулі, внаслідок чого термоелектричний генератор має невисоку надійність та нестабільні параметри по напрузі на виході з пристрою.

В основу корисної моделі поставлено задачу створення термоелектричного генератора, що дозволить забезпечити можливість реалізації високоефективного пристрою отримання електричної енергії, який був би автономним та максимально простим при використанні, мав високий коефіцієнт корисної дії та стабільні параметри по напрузі на виході з пристрою, при цьому мінімально вразливим до механічних ушкоджень.

Поставлена задача вирішується тим, що у термоелектричному генераторі, який містить термоелектричні модулі, холодний теплообмінник, виконаний у вигляді посудини для рідини, та гарячий теплообмінник, згідно з корисною моделлю, гарячий теплообмінник виконано у вигляді

Зо парової камери (термосифону), поверхня якої перевищує поверхню термоелектричних модулів, причому співвідношення розмірів поверхні термосифону та термоелектричних модулів вибирається пропорційно термічним опорам на холодній та гарячій сторонах модулів.

Завдяки використанню герметично закритої парової камери (термосифону), частково заповненої теплоносієм (водою або іншою рідиною, температура кипіння якої під тиском становить від 150 до 200"С), є можливість підтримувати стабільну температуру термоелементів за рахунок встановлення необхідної рівноваги в процесах теплообміну на поверхнях парової камери. Це досягається завдяки тому, що доза заправки парової камери розраховується таким чином, що при досягненні заданого тиску й температури в камері весь теплоносій випаровується й встановлюється рівновага в процесах випаровування/конденсації теплоносія, що обмежує тепловий потік скрізь термоелектричні модулі й стабілізує робочу температуру термоелектричного генератора. Надлишок теплової енергії, що надходить від джерела, відводиться випромінюванням за рахунок підвищення температури теплосприймаючої поверхні парової камери.

Використання як охолоджуючого радіатора відкритої ємкості заповненої водою, температура кипіння якої дорівнює 100 С, що забезпечує стабільну різницю температур на сторонах термоелектричних модулів, й стабільні параметри на виході з термоелектричного генератора.

Також, завдяки використанню цільного металевого корпусу, в якому знаходяться усі елементи термоелектричного генератора, забезпечується мінімальна вразливість до механічних ушкоджень генератора.

Корисна модель пояснюється кресленням, на якому зображено загальний вигляд та конструктивні особливості запропонованої корисної моделі - термоелектричного генератора.

Термоелектричний генератор містить корпус 1, поділений на дві частини теплоізоляційною пластиною 2, в якому розміщені термоелектричні модулі 3, які одною стороною функціонально пов'язані з паровою камерою 4 з боку джерела тепла, а другою стороною функціонально пов'язані з відкритою ємкістю 5, заповненою водою, крім того термоелектричні модулі 3, поєднані між собою та функціонально пов'язані із контактами б, для підключення споживачів електричної енергії.

Термоелектричний генератор працює наступним чином:

У відкриту ємкість, термоелектричного генератора наливають воду, а сам термоелектричний бо генератор ставиться на джерело теплової енергії. Теплоносій (вода або інша рідина, що має температуру кипіння під тиском від 150 до 200") у паровій камері 4, кипить, пари конденсуються на поверхні термоелектричних модулів 3, проходить через них, нагріваючи воду, налиту у відкриту ємкість 5. Стабільна різниця температур між спаями термоелементів підтримується за рахунок встановлення необхідної рівноваги в процесах теплообміну на поверхнях модулів. Це досягається завдяки тому, що доза заправки парової камери розраховується таким чином, що при досягненні заданого тиску й температури в камері весь теплоносій випаровується і встановлюється рівновага в процесах випаровування/конденсації теплоносія, що обмежує тепловий потік скрізь термоелектричні модулі й стабілізує робочу температуру термоелектричного генератора. Надлишок теплової енергії, що надходить від джерела, відводиться випромінюванням за рахунок підвищення температури теплосприймаючої поверхні парової камери. Співвідношення розмірів поверхні термосифону та термоелектричних модулів обирається пропорційно термічним опорам на холодній та гарячій сторонах модулів, що забезпечує рівновагу теплових потоків у заданому інтервалі температур. Внаслідок стабільної різниці температур між протилежними сторонами термоелектричних модулів 3, генерується електричний струм необхідної сили та напруги, який знімається з контактів 6, споживачами електричної енергії.

Запропонований малогабаритний пристрій отримання електричної енергії в польових умовах є автономним та максимально простим при використанні, має високий коефіцієнт корисної дії та стабільні параметри по напрузі на виході з пристрою, забезпечує мінімальну вразливість до механічних ушкоджень, та може успішно використовуватись для живлення різноманітної електронної техніки.

Джерела інформації: 1. Патент КО 2359363 С1, НОТІ. 35/28 2. Патент О5 3082276 (А), НОТІ 35/00 (ЕР).

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Термоелектричний генератор, що містить термоелектричні модулі, холодний теплообмінник, виконаний у вигляді посудини для рідини та гарячий теплообмінник, який відрізняється тим, Зо що гарячий теплообмінник виконано у вигляді парової камери (термосифону), поверхня якої перевищує поверхню термоелектричних модулів, причому співвідношення розмірів поверхні термосифону та термоелектричних модулів вибирається пропорційно термічним опорам на холодній та гарячій сторонах модулів.