...энергетическая безопасность и прозрачность отношений в энергетике...


Электроэнергетика - это электрификация страны на основе рационального производства и распределения электроэнергии.
Гидроэнергетика, раздел энергетики, связанный с использованием потенциальной энергии водных ресурсов.
Теплоэнергетика - это одна из составляющих энергетики, она включает в себя процесс производства тепловой энергии.
Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения энергии.

Поиск по сайту

Московское время



Опрос

Могут ли альтернативные источники энергии заменить АЭС?

Просмотреть результаты

Загрузка ... Загрузка ...

Документы


Термоэлектрогенератор: модули и батареи

ТЭГ по принципу действия представляет собой тепловую машину, в которой рабочим телом является электронный газ полупроводника, преобразующий тепловую энергию в электрическую. Как во всякой тепловой машине, к. п. д. ТЭГ в первую очередь зависит от к. п. д. цикла Карно поэтому конструкция должна иметь минимальные тепловые потери при передаче тепла к полупроводниковому материалу и при съеме тепла с него. Основными узлами ТЭГ являются источники тепла, термобатарея с коммутационными и изоляционными слоями, устройство для съема тепла (холодильник) и несущая конструкция, обеспечивающая необходимую прочность всей машины и надежность ее работы.

ТЭГ классифицируют по источникам тепла, назначению, рабочим температурам, типу геометрии и конструкции термобатарей. Все классификации имеют как положительные, так и отрицательные стороны, и ни одна из них не дает достаточно четкого деления ТЭГ по типам, так как большинство принципов конструирования сохраняется у ТЭГ самых разных мощностей, назначений и конструкций.

Эти принципы можно свести к основным. Термобатарея должна быть компактной, аккумулировать по возможности большую часть подведенного к ней тепла, обладать необходимой механической прочностью и химической стойкостью в условиях большого градиента температур в течение длительного времени, от 1000 ч до года и более. Иногда конструкция должна выдерживать вибрацию, удары и перегрузку. Учитывая, что подавляющее большинство ТЭГ даже при малых мощностях вырабатывает электрический ток в десятки и сотни ампер, в конструкциях необходимо предусмотреть условия передачи электрического тока к нагрузке без существенных потерь. Несмотря на все многообразие конкретных конструкций и значительное число требований к ним, можно условно разделить все известные ТЭГ по основным конструктивным схемам на панельные, радиальные, шаровые и короткозамкнутые.

Панельные ТЭГ представляют собой плоскую термобатарею прямоугольной или квадратной формы, набранную из последовательно или параллельно соединенных полупро­водниковых термоэлементов. В этой конструктивной схеме могут использоваться различные источники тепла. При использовании солнечной энергии не нужна электроизоляция. Плоскую термобатарею можно нагревать теплоносителем — жидким металлом или насыщенным паром. В этом случае теплоноситель прокачивается в плоских теплопроводах, что вызывает дополнительные конструктивные проблемы: создание системы циркуляции с наименьшими электрическими затратами (в большинстве случаев это принудительная циркуляция), выбор материала теплопровода с возможно малым тепловым сопротивлением, обеспечение надежного теплового контакта теплопровода с электрической изоляцией и последней с термобатареей. При этом существенную роль играет механическая прочность системы, обеспечение которой зависит от согласования коэффициентов линейного расширения слоев или конструктивных термических развязок. В качестве источников тепла панельных термобатарей могут применяться радиоизотопы, хотя возникают проблемы выбора материала оболочек и его контакта с изоляцией (аналогично теплопроводу) и создания конструкции, обеспечивающей минимальные тепловые потери от теплопровода в окружающее пространство. Газовый нагрев панельных термобатарей, как правило, не применяется, так как невелик коэффициент теплопередачи от источника тепла к тепловоспринимающей поверхности.

Охлаждение панельных термобатарей возможно двумя способами— хладагентом и оребрением. Теплоноситель также находится в теплопроводе, и его эффективное применение требует решения тех же вопросов, что и для горячего теплоносителя. Охлаждающим теплоносителем могут быть вода и жидкий металл. Есть более эффективные хладагенты. Так, использование фреона дало увеличение к. п. д. всего устройства на 31% в результате улучшения эффективности цикла Карно. Оребрение используется и в наземных условиях, когда невозможна затрата энергии на циркуляцию охлаждающего теплоносителя.

Положительная особенность панельных ТЭГ — почти идеальное использование поверхности нагрева при плотном ее заполнении термоэлементами. Даже в случае разнесенных термоэлементов (дак будет показано далее) коэффициент е не снижается. Панельная термобатарея очень удобна в изготовлении, технология ее сборки проста и поддается, как правило, механизации. Наиболее удобна эта схема при создании ТЭГ большой мощности, так как она позволяет создать компоновку большого числа панельных термобатарей (особенно при нагреве теплоносителем) с минимальными тепловыми и электрическими потерями всего устройства.

К недостаткам панельной схемы надо отнести, недостаточно высокие коэффициенты теплопередачи от источника тепла к термобатарее и от последней к холодильнику; трудность создания надежного теплового контакта между материалами теплопроводов и изоляцией, особенно если площадь нагрева термобатареи велика и значительно число слоев материалов, отличающихся друг от друга по своим термическим, электрическим, механическим и прочим свойствам.

Вопрос надежности длительной работы такой конструкции очень сложен. При этом надо учитывать и химическое взаимодействие материалов, особенно полупроводника с конструкционными материалами. Однако в конкретных конструкциях ТЭГ эти трудности или разрешают, или обходят с помощью различных конструкторских и технологических приемов. Панельная схема, учитывая ее многочисленные положительные стороны, одна из основных в термоэлектрогенераторостроении.


Дата публикации: 02.04.2012

Похожие записи:

Последние публикации:

Наши информационные партнеры:

ИНТЕР РАО Изменения климата Объединенная энергосбытовая компания