ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Распределение температуры в теплоносителих и на спаях ТТН Biojjb направления потоков из "Термоэлектрические тепловые насосы" Изменение температуры охлаждаемой и нагреваемой жидкостей вдоль направления их движения может быть получено из решения системы линейных дифференциальных уравнений первого порядка с постоянными коэффициентами (7-11) — (7-12) и граничными условиями (7- 3) или (7-14). [c.114] Можно показать, что в некоторых случаях температура теплоносителей, протекающих через ТТН, изменяется немонотонно. Такой характер изменения температуры может возникнуть в связи с наличием противоположно действующих факторов — тепла Пельтье и кондуктивного теплового потока по ветвям термопары, соотношение между которыми меняется вдоль термобатареи. Поэтому о протекании процессов охлаждения и нагрева в ТТН в отличие от обычных теплообменников-рекуператоров нельзя судить только по величине общего перепада температур в потоках теплоносителей. Для того чтобы получить полную картину охлаждения и нагрева, необходимо проанализировать влияние параметров ТТН и режима его питания на изменение температуры вдоль поверхности термобатареи. [c.115] Результаты такого анализа, основанного на исследовании поведения функций 0 (X) и 02 (X) в интервале О X 1, показывают, что могут существовать пять различных характерных вариантов изменения температуры теплоносителей вдоль поверхностей термобатареи. Рассмотрим эти варианты. [c.115] Условие (8-12) означает, что соотношения между параметрами ТТН таковы, что, начиная с некоторого значения X = Хо, положительный поток тепла к теплоносителю на горячих спаях за счет эффектов Пельтье и Джоуля превышает отрицательный поток за счет теплопроводности, поэтому температура на горячих спаях начинает повышаться. [c.117] В этом случае по всей длине термобатареи температуры обоих теплоносителей монотонно возрастают, (рис. 28, в). Характер изменения температур объясняется тем, что на горячих спаях выделение джоулева тепла и тепла Пельтье превышает его отвод за счет теплопроводности термобатареи, а на холодных спаях приток за счет теплопроводности и выделение джоулева тепла превышают поглощение тепла за счет эф кта Пельтье. [c.117] При X Хо поглощение тепла на холодных спаях превышает приток его, что и обеспечивает охлаждение жидкости. При X Хо наблюдается обратная картина, так как по ходу жидкости все время возрастает кондуктивный тепловой поток через термобатарею, поскольку увеличивается перепад температур между холодными и горячими спаями. [c.118] Температура жидкости на горячих спаях при этом монотонно возрастает вдоль направления движения, а на холодных монотонно снижается (рис. 28, д). Указанный характер изменения температуры теплоносителей означает, что при выполнении условия (8-16) количество тепла, выделяемое и поглощаемое за счет эффекта Пельтье, является наибольшей составляющей в уравнениях теплового баланса на спаях, превышающей сумму всех остальных тепловых потоков. [c.118] Очевидно, что нормальная работа ТТН, при которой он полностью оправдывает свое назначение — отбор тепла от одной среды и передача его другой, обеспечивается только в последнем из пяти рассмотренных случаев, т. е. при выполнении условия (8-16). [c.118] Переход от одного случая к другому для каждой конкретной термобатареи связан с последовательным уменьшением перепада между начальными температурами теплоносителей. Плотность тока при этом, естественно, выбирается такой, чтобы обеспечить наилучшие условия охлаждения. [c.118] Если же неравенство (8-18) не выполняется, то 0х (X) монотонно возрастает. [c.119] Рассмотрим, как изменяются температуры теплоносителей вдоль направления их движения. Анализ выражений (8-19) и (8-20) показывает, что, так же как и при прямотоке, при противотоке могут встретиться пять различных вариантов распределения температуры в потоке теплоносителей. Каждый из этих вариантов возникает при определенных соотношениях между начальными температурами потоков и параметрами ТТН. [c.120] При выполнении этого условия температура жидкости на холодных спаях монотонно повышается вдоль направления своего движения, а на горячих монотонно снижается (рис. 29, а). Этот случай характеризуется большим значением разности начальных температур потоков или малой величиной тока питания. При этом изменение температуры теплоносителей носит такой же характер, как и в обычном противоточном теплообменнике-рекуператоре. [c.120] При выполнении этого условия температура обеих жидкостей повышается вдоль направления потоков (рис. 29, б), т. е. соотношение между потоками тепла на холодных спаях остается таким же, как и в предыдущих случаях, а на горячих выделение тепла по все термобатарее больше, чем отвод за счет теплопроводности термоэлементов. [c.122] В этом варианте температура жидкости на горячих спаях монотонно возрастает, а на холодных вначале повышается, достигает максимума, затем начинает снижаться (рис. 29, г). [c.122] При выполнении условия (8-27) на холодных спаях, когда Хо X 1, поглощение тепла Пельтье превышает приток его за счет теплопроводности и выделения джоулева тепла, т. е. общий баланс тепла отрицательный. [c.122] При выполнении этого условия температура жидкости на горячих спаях монотонно повышается, на холодных спаях монотонно снижается (рис. 29, д). Указанный характер изменения температуры теплоносителей объясняется тем, что в рассматриваемом варианте поглощение и выделение тепла за счет эффекта Пельтье по всей площади батареи превышает сумму остальных составляющих теплового баланса. Так же как и для прямотока, последний из пяти рассмотренных вариантов обеспечивает нормальный режим работы ТТН. [c.122] Для рассматриваемого частного случая решения системы (7-11) — (7-12) характер изменения температуры теплоносителей вдоль направления их движения также определяется соотношением между начальными температурами потоков и параметрами ТТН. При этом по аналогии с предыдущими можно выделить пять вариантов. [c.123] Если в этом случае для расчета использовать уравнения (8-19), (8-20), то окажется, что температура теплоносителей будет изменяться вдоль батареи по периодическому закону с экспоненциально меняюш ейся амплитудой. [c.124] Однако в 11 будет показано, что при выполнении (8-34) температура теплоносителей в каждом сечении, перпендикулярном направлению их движения, будет совершать незатухаюш ие колебания. Поскольку стационарного режима при этом наступить не может, использовать уравнения (8-19), (8-20), полученные для стационарных условий, нельзя. [c.124] Как уже было отмечено, нормальный режим работы ТТН характеризуется монотонным охлаждением одного из теплоносителей и монотонным подогревом другого. Однако в отдельных случаях могут найти применение и некоторые из других рассмотренных режимов работы ТТН. Режимы, характеризуюш иеся наличием экстремума температуры, могут быть использованы в некоторых технологических процессах, где требуется осуш ест-вить последовательный подвод и отвод тепла. [c.124] Вернуться к основной статье