Схема классификации термоэлементов
В зависимости от используемых термоэлектрических эффектов, внешних воздействий на термоэлемент, особенностей конструкций, свойств используемых материалов, режимов работы, а также исторически сложившихся традиций все типы термоэлементов могут быть объединены в 8 основных групп. Эти группы приведены на рис. 1.1.
В пределах каждой группы термоэлементы будем различать по следующим классификационным признакам:
- внешние воздействия на термоэлемент;
- используемые термоэлектрические среды;
- используемые эффекты;
- режимы работы.
Классификация основных типов термоэлементов приведена в таблице 1. Таблица насчитывает 50 различных типов термоэлементов. В таблице термоэлементы разделены по группам. Названия групп даны как на рис.1.1. В пределах каждой группы свойства термоэлементов даны согласно приведенным выше классификационным признакам. В таблице приведены названия термоэлементов. Некоторые из них имеют названия первооткрывателей термоэлементов или эффектов, которые используются в термоэлементе. Другие термоэлементы имеют достаточно условные, но вошедшие в обиход названия. Есть термоэлементы, которые названы по их конструктивным особенностям. В таблице, по возможности, приводятся также сведения о первооткрывателях термоэлементов, а также названия термоэлементов с учетом их первооткрывателей.
Диаграмма открытий и исследований термоэлементов приведена на рис.1.2. В первом томе книги "Термоэлектричество" под названием "Физика термоэлектричества" на рис.1 дана общая диаграмма развития термоэлектричества. В первом томе направление 1 - "Физика термоэлектричества" дано в развернутом виде, а другие направления развития термоэлектричества в свернутом (сокращенном) виде. В настоящей книге на рис.1.2 дано в развернутом виде направление 2 - "Термоэлементы". Такой способ описания выбран для компактности диаграммы.
Ниже будет дано краткое описание схем и принципов работы этих термоэлементов. По возможности будут даны пояснения и комментарии относительно названий термоэлементов и их первооткрывателей.
Объяснения к диаграмме на рис.1.2.
Научно-технические направления в термоэлектричестве:
1 - физика термоэлектричества;
2 - термоэлементы;
3 - термоэлектрическое материаловедение;
4 - термоэлектрические измерительные приборы;
5 - термоэлектрические генераторы;
6 - термоэлектрические охладители, термостаты, кондиционеры;
7 - другие практические применения термоэлектричества.
Разделы по направлению термоэлементы
Раздел 2.1 - Термопары
2.101 - термопара с активными ветвями в режиме генератора (термоэлемент Вольта-Эрстеда) [28]; 2.102 - термопара с активными ветвями в режиме холодильника (термоэлемент Пельтье-Ленца) [28]; 2.103 - составная термопара в режиме генератора (термоэлемент Самойловича-Фредерика-Фрица) [36]; 2.104 - проницаемые термоэлементы (термоэлемент Зорина) [61,62]; 2.105 - составная термопара в режиме холодильника (составная термопара Самойловича-Райха) [54,55]; 2.106 - функционально-градиентная термопара (в режиме холодильника функционально-градиентная термопара Самойловича-Райха) [54,55]; 2.107 - термопара с боковым теплообменом (термоэлемент Котырло-Лобунца) [47,48]; 2.108 - термопара с пассивной ветвью (в режиме генератора термоэлемент Буймистра-Чебана) [27].
Раздел 2.2 - Анизотропные термоэлементы
2.201 - анизотропный термоэлемент поперечного типа в режиме генератора (анизотропный термоэлемент Томсона-Самойловича-Коренблита) [45,46]; 2.202 - анизотропный термоэлемент поперечного типа в режиме холодильника (термоэлемент Томсона-Самойловича) [45,56]; 2.203 - анизотропный термоэлемент продольного типа в режиме генератора (термоэлемент Юсти) [44]; 2.204 - анизотропный термоэлемент продольного типа в режиме холодильника (термоэлемент Бриджмена) [52].
Раздел 2.3 - Исскуственно-анизотропные термоэлементы
2.301 - косослойный термоэлемент (врежиме генератора термоэлемент Гайлинга) [38-40]; 2.302 - эвтектический термоэлемент.
Раздел 2.4 - Вихревые термоэлементы
2.401 - анизотропный кольцевой спиральный термоэлемент (анизотропный кольцевой спиральный термоэлемент Анатычука) [15,18]; 2.402 - двойной круговой анизотропный термоэлемент (двойной круговой анизотропный термоэлемент Анатычука-Лусте) [11,14]; 2.403 - анизотропный прямоугольный спиральный термоэлемент поперечного типа (анизотропный поперечный прямоугольный спиральный термоэлемент Анатычука) [11,16]; 2.404 - анизотропный кольцевой термоэлемент (анизотропный кольцевой термоэлемент Анатычука-Лусте) [12,17]; 2.405 - анизотропный прямоугольный спиральный термоэлемент продольного типа (анизотропный продольный прямоугольный спиральный термоэлемент Анатычука) [12,21]; 2.406 - анизотропный прямоугольный термоэлемент продольного типа (анизотропный прямоугольный продольный термоэлемент Анатычука) [21]; 2.407 - сотовый анизотропный термоэлемент (сотовый анизотропный термоэлемент Лусте) [49]; 2.408 - неоднородный прямоугольный термоэлемент (неоднородный прямоугольный термоэлемент Анатычука); 2.409 - неоднородный прямоугольный спиральный термоэлемент (неоднородный прямоугольный спиральный термоэлемент Анатычука).
Раздел 2.5 - Короткозамкнутые термоэлементы
2.501 - двухслойный анизотропный короткозамкнутый термоэлемент (двухслойный анизотропный короткозамкнутый термоэлемент Анатычука) [5-8]; 2.502 - двойной анизотропный короткозамкнутый термоэлемент (двойной анизотропный короткозамкнутый термоэлемент Анатычука) [19]; 2.503 - короткозамкнутый анизотропный термоэлемент (короткозамкнутый анизотропный термоэлемент Анатычука) [4]; 2.504 - короткозамкнутый термоэлемент с косым замыканием (короткозамкнутый термоэлемент с косым замыканием Анатычука) [21].
Раздел 2.6 - Термоэлементы в магнитном поле
2.601 - прямоугольный термоэлемент Нернста-Эттингсгаузена (термоэлемент Нернста-Эттингсгаузена); 2.602 - прямоугольный термоэлемент Эттингсгаузена (термоэлемент Эттингсгаузена) [34]; 2.603 - рулонный термоэлемент Нернста-Эттингсгаузена с радиальным магнитным потоком (рулонный термоэлемент Нернста-Эттингсгаузена-О'Брайна-Уоллиса с радиальным магнитным потоком) [53]; 2.604 - термоэлемент Эттингсгаузена оптимальной формы (термоэлемент Эттингсгаузена- О'Брайна-Уоллиса) [53]; 2.605 - спиральный термоэлемент Нернста-Эттингсгаузена с радиальным тепловым потоком (спиральный термоэлемент Нернста-Эттингсгаузена- Норвода) [51]; 2.606 - спиральный гальваномагнитный охлаждающий термоэлемент с радиальным тепловым потоком (спиральный термоэлемент Эттингсгаузена- Норвода с радиальным тепловым потоком) [51]; 2.607 - рулонный гальваномагнитный охлаждающий термоэлемент с радиальным тепловым потоком (рулонный термоэлемент Эттингсгаузена-Норвода с радиальным тепловым потоком) [51]; 2.608 - спиральный гальваномагнитный охлаждающий термоэлемент с питанием переменным током (спиральный термоэлемент О'Брайна-Уоллиса-Норвода с питанием переменным током) [51,53]; 2.609 - цилиндрический гальваномагнитный охлаждающий термоэлемент с питанием переменным током (цилиндрический термоэлемент О'Брайна-Уоллиса-Симона) [53,57]; 2.610 - цилиндрические гальваномагнитные охлаждающие термоэлементы с индуктивной связью (цилиндрический термоэлемент О'Брайна-Уоллиса-Симона с индуктивной связью) [53,57]; 2.611 - магнитотермоэлектрический термоэлемент [37]; 2.612 - магнитотермоэлектрический спиральный термоэлемент [37]; 2.613 - термоэлемент Нернста-Эттингсгаузена оптимальной формы (термоэлемент Нернста-Эттингсгаузена-Гутри оптимальной формы) [42]; 2.614 - эвтектический термоэлемент в магнитном поле (термоэлемент Вагини-Вейса в режиме генератора) [59]; 2.615 - короткозамкнутый термоэлемент продольного типа в магнитном поле (в режиме генератора термоэлемент Агаева-Мосанова-Исмаилова) [1]; 2.616 - короткозамкнутый термоэлемент поперечного типа в магнитном поле [21]; 2.617 - неоднородный термопарный элемент в неоднородном магнитном поле (в режиме холодильника термоэлемент Анатычука-Вихор) [23]; 2.618 - спиральный гальвано-магнитный охлаждающий термоэлемент с радиальным магнитным потоком; 2.619 - рулонный гальваномагнитный охлаждающий термоэлемент с радиальным магнитным потоком.
Раздел 2.7 - Термоэлементы при большом градиенте температуры
2.701 - термоэлемент при большом градиенте температуры в прямоугольной пластине (в режиме генератора термоэлемент Бенедикса-Тауца) [25,58]; 2.702 - спиральный термоэлемент при большим градиентом температуры (в режиме генератора спиральный термоэлемент Бенедикса-Анатычука) [22]; 2.703 - термопарный термоэлемент при большом градиенте температуры (в режиме генератора термоэлемент Бенедикса-Дальберга) [31-33]; 2.704 - термоэлемент при большом градиенте температуры в пластине с острием (в режиме генератора термоэлемент Анатычука-Булата) [3]; 2.705 - линейный термоэлемент при большом градиенте температуры с системой нагревателей и холодильников (врежиме генератора линейный термоэлемент Бенедикса-Анатычука).
Раздел 2.8 - Пьезотермоэлементы
2.801 - анизотропный пьезотермоэлемент (в режиме генератора пьезотермоэлемент Анатычука-Искры) [10]; 2.802 - спиральный анизотропный пьезотермоэлемент (в режиме генератора пьезотермоэлемент Анатычука-Баранского- Савяка) [2]; 2.803 - термопарный пьезотермоэлемент.
Разделы по направлению физика термоэлектричества
1.1 - открытие основных термоэлектрических эффектов;
1.2 - феноменологическая теория термоэлектричества;
1.3 - классификация эффектов в термоэлектричестве;
1.4 - микроскопическая теория термоэлектричества;
1.5 - физика вихревых токов в термоэлектричестве;
1.6 - теория термоэлектрического преобразования энергии.
Разделы по направлению термоэлектрическое материаловедение
3.1 - методы оптимизации термоэлектрических материалов;
3.2 - метрология термоэлектрических материалов;
3.3 - материалы для термопарных элементов (материалы для энергетических применений);
3.4 - материалы для измерительной техники;
3.5 - материалы для анизотропных термоэлементов;
3.6 - материалы для гиротропных термоэлементов.
Раздел по направлению термоэлектрические измерительные приборы:
4.1 - термоэлектрические термометры;
4.2 - преобразователи для измерения электрических величин;
4.3 - микрокалориметры;
4.4 - термоэлектрические приемники излучения;
4.5 - тепломеры;
4.6 - вакуумметры;
4.7 - другие термоэлектрические приборы.