Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях


Рулонный гальваномагнитный охлаждающий термоэлемент с радиальным тепловым потоком

Схема термоэлемента приведена на рис.1.33. Термоэлемент выполнен в виде спирали рулонного типа. Витки спирали электрически изолированы друг от друга, но их близлежащие поверхности находятся в хорошем тепловом контакте. В термоэлементе используется эффект Эттингсгаузена. Материал спирали однородный, но может быть и анизотропным. Магнитное поле направлено вдоль оси рулона. Наружная поверхность рулона термостатирована и находится при температуре Т1. Если через концы рулона пропускать электрический ток, то внутренняя поверхность рулона охладится до температуры Т0. Если изменить на противоположное направление тока или магнитного поля, то на внутренней поверхности спирали будет иметь место гальваномагнитный нагрев.


Примечательной особенностью термоэлемента является возможность достижения на нем более низких температур охлаждения, чем на обычном термоэлементе Эттингсгаузена прямоугольной формы (рис.1.27). Действительно, каждый виток рулона является каскадом. Поэтому, чем больше витков у рулонной спирали, тем более низкую температуру охлаждения можно достичь.

Примечательным является и то обстоятельство, что каждый последующий внутренний виток спирали имеет меньшую длину, следовательно, потребляет меньшую электрическую мощность, что требуется при каскадировании.

В работе Гутри отмечает, что спиральное винтовое рабочее тело термоэлемента предложил Норвод. При этом ориентация теплового потока радиальная, а магнитное поле направлено вдоль оси спирали, как показано на рис.1.27. Поэтому такой термоэлемент может быть назван спиральным термоэлементом Эттингсгаузена-Норвода с радиальным тепловым потоком. Схема термоэлемента приведена на рис.1.34. Термоэлемент выполнен в виде винтовой спирали из однородного или однородного и анизотропного материала. В термоэлементе использован эффект Эттингсгаузена. Магнитное поле в термоэлементе ориентировано таким образом, чтобы векторы напряженности магнитного поля были параллельны радиусам спирали, как показано на рисунке. Если через концы спирали пропустить электрический ток, то на наружных торцевых поверхностях крайних витков спирали возникнет перепад температуры Т1-Т0. Если температуру Т1 поддерживать неизменной, то спиралью достигается охлаждение до температуры Т0. При изменении направления тока или магнитного поля будет иметь место гальваномагнитный нагрев.


Примечательной особенностью термоэлемента является наличие в нем эффекта каскадирования. Каждый виток спирали можно рассматривать как каскад. В результате, чем больше витков у спирали, тем более низкую температуру Т0 можно достичь.

Схема термоэлемента приведена на рис.1.35. Термоэлемент выполнен в виде рулона. В термоэлементе использован поперечный эффект Эттингсгаузена. Витки рулона электрически изолированы друг от друга. Магнитное поле ориентировано таким образом, что векторы напряженности магнитного поля параллельны радиусам рулона, как показано на рисунке. Если через концы рулона пропускать электрический ток, то на торцах рулона возникнет разность температур Т1-Т0. Если температуру Т1 поддерживать постоянной, то при соответствующем направлении тока и вектора напряженности магнитного поля термоэлементом достигается термомагнитное охлаждение до температуры Т0. При изменении направления тока или вектора напряженности магнитного поля на противоположные термоэлементом достигается гальваномагнитный нагрев.


Применение такого термоэлемента позволяет использовать пониженные по величине токи питания. Схема термоэлемента приведена на рис.1.36. Термоэлемент содержит винтовую спираль из термоэлектрического материала, которая помещена внутри цилиндрического соленоида. Спираль и соленоид включены последовательно. Через такую цепь пропускается переменный электрический ток. Протекание тока вызывает в соленоиде и в спирали магнитное поле. Вектор напряженности магнитного поля направлен вдоль оси соленоида и спирали. При наличии магнитного поля, протекающий в спирали ток приводит к возникновению эффекта Эттингсгаузена. Это означает, что температура на наружной и внутренней поверхностях спирали приобретает различные значения. Например, если наружную поверхность спирали поддерживать при температуре Т1, то внутренняя поверхность может охладиться до температуры Т0.


Изменение направления тока в соленоиде приводит к изменению вектора напряженности магнитного поля. Однако, при этом одновременно изменяется и направление тока в спирали. В результате эффект охлаждения внутренней полости спирали вследствие действия поперечного эффекта Эттингсгаузена сохранится.

Для достижения эффекта гальваномагнитного нагрева внутренней полости спирали необходимо изменить на противоположное соединение концов спирали в последовательной электрической цепи с соленоидом.

В ряде случаев питание термоэлемента переменным током является предпочтительным.

Идея создания такого термоэлемента принадлежит О'Брайну и Уоллису [53]. Конструкцию такого термоэлемента предложил Норвод в работе [51], поэтому термоэлемент такого типа можно назвать спиральным термоэлементом О'Брайна- Уоллиса-Норвода с питанием переменным током.

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ/Л.И.Анатычук. Институт термоэлектричества Киев, Черновцы, 2003

??????????

??????? ?.?., ??$B!`(B?????? ?.?., ??????? ?.?., ?????????????? ???????????

?????? ?.?., ???????????? ??????????? ?????????? ????????????

?.?. ???????, ????????????? ???????????

?.?. ???????, ???????? ?????? ?? ??????? ???????????

?. ???????, ????????$B!`(B????? ???????????? ???????????

???????? ?.?., ??????????? ?.?., ???????? ?.?., ???????????????? ?????????? ???????????

?.?. ???????, ?????????? ???????????

?.?. ?????????, ?. ????, X. ???????, ????? ???????????? ?????

?.?. ???????, ?????? ???????

?????? ?.?., ??????????: ??? ??? ???????? ? ??? ??? ??$B!`(B?????

?. ????????, ???????????? ????????????? ???????????? ??????

?.?. ???????, ?????????????$B!`(B????? ?????????

?.?. ???????, ????????? ??????????$B!`(B?????? ? ?????????????????? ?????????????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. I. ?????? ???????

??????????$B!`(B????? ??????????. $B!_(B. II. ??????????? ???????

???????????? ??????????$B!`(B????? ?????

?.?. ???????, ??????????$B!`(B????? ??????????

?. ?. ????, ????????????????

????????????$B!`(B????? ??????????????? ???????

????????????? ?????????????? ???????

????? ? ???????????, ????????? ??????

??????????? ????????? ? ??????????? ???????? ??????????