![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Дослідження параметрів термоелемента Нернста-Еттінгсгаузена
В [2] розглянуто модель термоелемента Нернста-Еттінгсгаузена. В найпростішому випадку термоелемент складається із одного чи двох брусків на яких підтримується стаціонарна різниця температур. Грані з температурами Т1 та Т2 ізотермічні, а на інших гранях можуть бути різні граничні теплові умови, в залежності від режиму роботи. Магнітне поле однорідне. Нехтується явищами на контактах брусків з провідниками струму, температурними залежностями матеріалів бруска, а також термоЕРС викликаною ефектом Риги-Леддюка, оскільки її значення складає близько 3.5% ЕРС Нернста-Еттінгсгаузена. ККД термоелемента
де
де
Ці теплоти визначаються такими співвідношеннями:
де
– перепади температури на брусках, викликані ефектом Еттінгсгаузена.
ЕРС термоелемента
Потужність, що виділяється на зовнішньому навантаженні
Із (2.2.1) коефіцієнт корисної дії
де
Значення добротності для термоелементів Нернста-Еттінгсгаузена залежить від властивостей матеріалу та значення напруженості магнітного поля.
Якщо матеріали брусків виготовлені з однакового матеріалу і володіють однаковими властивостями, то
Максимальний ККД досягається при однакових властивостях матеріалів:
В [2] приводиться оптимізація не лише по геометричних розмірах та властивостях матеріалу, але також і по відношенню між внутрішнім опором та зовнішнім навантаженням термоелемента
де
Максимальна потужність досягається при
Для цього випадку струм і потужність складають
Потужність, що знімається з одиниці площі поперечного перетину термоелемента
Максимальна потужність, що припадає на одиницю площі
Звичайно В роботі [2] досліджується також випадок врахування температурних залежностей властивостей матеріалу. Для термоелемента із матеріалу, електропровідність якого
де
Для знаходження
Із приведених виразів отримуємо
Розв’язки (2.2.20), (2.2.21) при відомих залежностях
Для малих значень
Встановлено, що незначні відхилення від оптимальної форми термоелемента не приводять до суттєвої зміни ККД. В [2] наводяться термоелектричні матеріали, які використовуються при виготовленні термоелементів Нернста-Еттінгсгаузена. Для цього вибираються матеріали із найбільшими значеннями коефіцієнта Нернста-Еттінгсгаузена. В табл. 1. наведені властивості деяких матеріалів для термоелементів Нернста-Еттінгсгаузена, а на рис. 5 залежність ZH від температури.
Таблиця.1. Властивості матеріалів для термоелементів Нернста-Еттінгсгаузена
Рис. 5. Залежність добротності від температури [2]. Результати наведені для середньої температури 400 К при магнітній індукції приблизно 1 Тл. Найефективнішим матеріалом для термоелементів Нернста-Еттінгсгаузена є InSb. ККД виготовлених з нього генераторів може досягати 2-2, 5% при індукції 1Тл і густині енергії 20-22Вт/см2. Такі термоелементи, звичайно, не можуть конкурувати із термоелектричними по ККД, проте в деяких випадках, коли суттєвою є швидкодія чи необхідна підвищена напруга їх використання оправдане.
|