ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Нагрузочные характеристики термоэлектрических охладителей и нагревателей потоков жидкости или газа из "Термоэлектрические тепловые насосы" Нагрузочными характеристиками термоэлектрического охладителя и нагревателя принято называть зависимость его производительности и коэффициента энергетической эффективности от плотности тока питания. [c.127] По определению холодильный коэффициент может изменяться в пределах О е со, а коэффициент преобразования — в пределах 1 ц со. [c.128] Если водяные эквиваленты теплоносителей не меня-няются вдоль поверхности термоэлектрической батареи, то изменение холодо- и теплопроизводительности ТТН в зависимости от тока питания с точностью до постоянного множителя характеризуется функциями Ав, (у) и А02 (V), которые определяются соотношениями (8-8), (8-9) для прямотока и (8-21), (8-22) для противотока. [c.128] Характер изменения холодопроизводительности ТТН от плотности тока питания меняется в зависимости от знака начального перепада между температурами теплоносителей. [c.128] Если начальная температура охлаждаемого теплоносителя выше, чем нагреваемого, т. е. 0 02, то при отсутствии тока (V = 0) существует начальное значение холодопроизводительности, численно равное тепловому потоку, который передается от охлаждаемой жидкости к нагреваемой благодаря конечному значению теплопроводности термобатареи. С увеличением плотности тока холодопроизводительность монотонно возрастает, достигает своего максимального значения, затем монотонно снижается до нуля (кривая 1 на рис. 30). [c.128] Если начальные температуры теплоносителей равны между собой, т. е. 0 = 02, то при отсутствии тока холодопроизводительность равна нулю (кривая 2 на рис. 30). Если же 0 02, то положительное значение холодопроизводительности может быть получено только, начиная с некоторого значения плотности тока г, О (кривая 3 на рис. 30). [c.128] Следует отметить, что вид нагрузочных характеристик не зависит от взаимного направления движения потоков теплоносителей. Однако при одной и той же плотности тока питания при противотоке обычно достигаются большие значения производительности и коэффициента энергетической эффективности ТТН, чем при прямотоке, причем различие между прямотоком и противотоком растет с увеличением площади термобатареи и плотности тока. Для иллюстрации этого факта на рис. 32 приведены нагрузочные характеристики ТТН для прямотока и противотока при различные геометрических размерах термобатареи, рассчитанные на ЭВМ по формулам (8-8), (8-9), (8-21), (8-22). [c.130] При анализе работы ТТН представляет интерес исследование его энергетической характеристики, которой будем называть зависимость коэффициента энергетической эффективности от производительности. При использовании ТТН в качестве охладителя энергетическая характеристика его описывается функцией е = = f(AQl), а при использовании в качестве нагревателя функцией ц = Ф (Д0а). [c.130] Если 0 0 то функция е = / (А01) не является непрерывной. Это объясняется тем, что при отсутствии тока питания в термобатарее ТТН будет работать как теплообменник-рекуператор, т. е. при указанном соотношении между начальными температурами потоков будет поглош,аться тепло на холодных спаях и передаваться через стенку термобатареи на горячие спаи. [c.132] Таким образом, при изменении холодопроизводи-дительности в интервале О А01 А01 е изменяется от нуля до бесконечности (рис. 35, кривая /). [c.133] Все три типа энергетических характеристик относились к случаю, когда ТТН используется в качестве охладителя потока жидкости или газа. Если же ТТН применяется в качестве нагревателя, его энергетические характеристики имеют другой вид. При 02 зависимость р-от А02 носит параболический характер, а при 0 02 гиперболический. Следует отметить, что при нагревании потока в случае, когда 01 02 энергетическая характеристика ТТН будет иметь два разрыва в тех же точках, что и при охлаждении. [c.135] При предварительной оценке определяемых параметров ТТН удобно в некоторых случаях использовать приближенные соотношения, пригодные для конкретных условий применения термоэлектрических устройств. Для получения указанных соотношений рассмотрим некоторые предельные случаи [12, 13]. [c.135] Сравнение выражения (9-15) с уравнением (1-22) при К5 = О показывает, что соотношение (9-15) представляет собой температуру на холодном спае термоэлемента при отсутствии тепловой нагрузки. [c.138] Следует отметить, что первый член разложения по Ь в формулах (9-16) и (9-17) совпадает с соответствующими выражениями (2-3), (2-4) для тепловых потоков на спаях единичного термоэлемента. [c.139] Рассмотрим, как изменяются нагрузочные характеристики ТТН при изменении площади термобатареи. [c.140] При прямотоке зависимость холодо- и теплопроизводительности от площади находится в полном соответствии с изменением температуры охлаждаемого и нагреваемого потоков вдоль направления движения. Это связано с тем, что при прямотоке процессы переноса тепловой и электрической энергии, протекающие в каждой последующей по ходу теплоносителей термопаре, не влияют на характер аналогичных процессов на всех предыдущих термопарах. Следовательно, мы можем любую часть ТТН, начиная от входа теплоносителей, рассматривать, как самостоятельный ТТН меньшей площади. Математически указанное обстоятельство выражается в том, что, как это следует из выражений (8-1) и (8-2), значения функций 0i(X) и 0а (X) определяются произведением (X-S), поэтому функции 0i(X) и 0а(Х) при S = = onst полностью аналогичны функциям 0i(S) и 0а(5) при X = onst (X = 1). [c.140] Теплопроизводительность при этом с увеличением площади термобатареи монотонно возрастает. [c.141] Если же и О, холодопроизводительность вначале также возрастает, достигает максимума, затем начинает беспредельно убывать, т. е. при 5 00 Л01 — со. [c.143] Очевидно, что при увеличении водяных эквивалентов теплоносителей холодо- и теплопроизводительность ТТН при постоянном значении тока питания монотонно возрастают, поскольку при этом уменьшаются перепады температуры на спаях каждого термоэлемента. [c.144] Вернуться к основной статье