Разработка термоэлектрического генератора для условий космоса
Введение
На данном этапе развития науки и техники задачи разработки и исследования принципиально новых высокоэффективных генераторов электрической энергии, отвечающих специфическим требованиям, проектирование установок на их основе, обладающих улучшенными характеристика, являются все более насущными и актуальными.
Одним из перспективных направлений при создании электрических генераторов постоянного тока является использование термоэлектрических преобразователей энергии, обеспечивающих построение экономичных, малогабаритных приборов с широкими функциональными возможностями. Перспективы развития и внедрения термоэлектрических устройств определяются целым рядом преимуществ, которыми они обладают по сравнению с традиционными. Это отсутствие движущихся частей в ТЭГ; сочетание в едином устройстве таких традиционно раздельных элементов, как источник холода (теплоты) и теплообменный аппарат; универсальность; возможность работы при любой ориентации и при отсутствии сил гравитации; просто
Содержание
Реферат 4
Введение 6
1. Обзор и анализ современного состояния в области разработки и исследования термоэлектрических преобразователей энергии и устройств на их основе 9
1.1. Оценка состояния и перспективы развития термоэлектрического приборостроения 9
1.2. Термоэлектрические преобразователи энергии и их применение в приборах и устройствах различного назначения 18
2. Термоэлектрические генераторы электрической энергии и возможности их использования при разделении источников тепла и холода 28
2.1. Конструкции термоэлектрических преобразователей энергии 28
2.2. Разновидности термоэлектрических генераторов электрической энергии в зависимости от конструктивного исполнения 34
2.3. Разновидности термоэлектрических генераторов электрической энергии в зависимости от способа подвода теплоты к спаям термоэлектрических модулей 41
3. Математическая модель термоэлектрического генератора для условий космоса 48
2.1. Тепловые схемы термоэлектрического генератора для условий космоса 48
3.2. Расчет термоэлектрических модулей в составе генератора электрической энергии 51
3.3. Определение оптимальной температуры излучения 56
3.4. Теплофизический расчет радиаторной системы для отвода теплоты от горячих спаев термоэлектрических модулей 58
3.5. Особенности расчета термоэлектрических генераторов с изотопными источниками теплоты 60
3.6. Результаты математического моделирования 61
Заключение 65
Литература 66
Приложение 69
Литература
1. Алексеев В.А. Основы проектирования тепловых аккумуляторов космических аппаратов. - Курск: Науком, 2016.
2. Анатычук Л.И. Современное состояние и некоторые перспективы термоэлектричества // Термоэлектричество. – 2007. - №2.
3. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т. 2. Термоэлектрические преобразователи энергии. – Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества, 2003.
4. Булат Л.П. Прикладные исследования и разработки в области термоэлектрического охлаждения в России // Холодильная техника. - 2009. - № 7.
5. Баукин В. Е., Вялов А. П., Гершберг И. А., Муранов Г. К., Соколов О. Г., Тахистов Ф. Ю. Оптимизация термоэлектрических генераторов большой мощности // Термоэлектрики и их применения. Доклады VIII Межгосударственного семинара. - СПб: ФТИ, 2002.
6. Дашевский, З.М. Новое направление применения термоэлектрических преобразователей энергии / З.М. Дашевский, П.П. Константинов, С.Я. Скипидаров // Физика и техника полупроводников. - 2019. - № 7. - С.875-878.
7. Драбкин, И.А. Термоэлектрические интенсификаторы теплообмена / И.А. Драбкин, Л.Б. Ершова // Физика и техника полупроводников. - 2022. - № 1. - С.3-7.
8. Драбкин, И.А. Гибридные режимы работы термоэлектрических модулей / И.А. Драбкин, Л.Б. Ершова // Физика и техника полупроводников. - 2022. - № 1. - С.13-17.
9. Дульнев Г.Н. Теория тепло- и массообмена. - СПб.: СПбНИУИТМО, 2012.
10. Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопередачи. - СПб.: Политехника, 2005.
11. Кондратьев Г.М., Дульнев Г.Н., Платунов Е.С., Ярышев Н.А. Теплообмен в приборостроении. - СПб.: ГУИТМО, 2004.
12. Марков, О.И. Вклад распределенного эффекта Пельтье в эффективность ветви термоэлектрического охладителя / О.И. Марков // Физика и техника полупроводников. - 2022. - № 1. - С.48-53.
13. Охотин А. С., Ефремов А
Это вызывает дополнительный тепловой поток от горячих спаев к холодным через изоляцию в зазорах между ветвями и уменьшает величину полезной холодопроизводительности термобатареи.
В ряде конструкций термоэлектрических устройств нашли применение ветви термоэлементов с кольцевым или секторным сечением. Несмотря на трудности технологического и конструктивного порядка применение кольцевых термокомпонентов для судовых устройств следует признать наиболее перспективным, так как они позволяют использовать в качестве теплообменных поверхностей трубчатые компоненты и получать компактные малогабаритные устройства.
Для демпфирующих прокладок применяют свинцовые пластины толщиной 0,3-0,7 мм. Технология подготовки ветвей к коммутации в этом случае несколько усложняется. Ветвь термоэ