Загрузка ...Термомодули из пленочных термоэлементов и кольцевая термобатарея
Одна из модификаций плоского термомодуля жесткого типа — модуль из пленочных термоэлементов, которые изготавливаются в виде панелей напылением полупроводникового материала р- и n-типов на изоляционную подложку из стекла. Такие модули соединяются между собой по типу печатных схем радиоустройств. Они используются, как правило, при малых перепадах между горячим и холодным спаями (~100°) и различаются высоким внутренним сопротивлением, т. е. позволяют получать электроэнергию высокого напряжения при малой силе тока.
Принципиально отличаются от перечисленных кольцевые термомодули. Модуль представляет собой трубчатый теплообменник, внутри которого находится источник тепла, а снаружи — холодильник. Полупроводниковые р- и я-ветви выполняются в виде полуколец или полных колец, изготавливаемых, как правило, одновременным прессованием. Ветви термоэлемента и модулей друг с другом соединяются пайкой или диффузионной сваркой. Электроизоляция выполняется в виде керамических трубок или напылением непроводящих слоев. Существенный недостаток такого модуля — большие механические и термические напряжения. Компенсация их при больших градиентах температуры пока не решена, и поэтому такой модуль используется при небольших разностях температур (в термохолодильниках и тепловых полупроводниковых насосах).
Однако конструкция имеет и преимущества, такие, как удобство компоновки ТЭГ, особенно с теплоносителями, компактность и наиболее полное использование подведенного тепла. В ней надежные тепловой и омический контакты обеспечиваются заполнением кольцевого зазора пластичным материалом или жидкостью, находящейся под давлением инертного газа.
Кольцевая термобатарея
Другим конструктивным и принципиальным решением отличается кольцевая термобатарея. Здесь термоэлементами р-типа служит тепловыделяющий материал из двуокиси урана, обогащенного до 1,19%. Элементами n-типа является молибден, выполненный в виде чашки с направляющим стержнем. На этой батарее получен перепад температур до 1000° и э. д. с. 1,2 в.
Особенно эффективно кольцевые конструкции термобатарей могут использоваться совместно с тепловыми трубами, которые, как известно, являются эффективными передатчиками тепла на относительно большие расстояния. В таких ТЭГ, как реакторные или радиоизотопные, это позволяет вынести термобатарею из зоны интенсивного облучения, значительно увеличить надежность конструкции и улучшить ее эксплуатационные качества. Изготовленный для такой схемы кольцевой термомодуль испытывался в течение 14 500 ч. Термомодуль в этих испытаниях был расположен в зоне конденсации натриевой тепловой трубы, а для сброса тепла в нем использовался радиатор. Конечное уменьшение мощности от 112 до 91,2 вт, т. е. на 18,6%, показывает достаточную работоспособность конструкции в целом. Указанное падение мощности можно объяснить изменением свойств термоэлектрического материала, контактных тепловых сопротивлений и частичной закупоркой капиллярной системы тепловой трубы.
Возможно применение кольцевых термомодулей с тепловыми трубами и в солнечных ТЭГ. Эта батарея может работать в интервале температур от 20°С на холодном спае до 300° С на горячем спае.
Дата публикации: 10.04.2012
Знаки Времени: Изготовление Персонализированных Значков и Медалей
