Termoelektromos generátor, villamos hő
Annak érdekében, hogy a villamos energiát közvetlenül Gázégőből vagy más hőforrás, a termoelektromos alkalmazzák. Valamint, hogy a hőelem és működési elve azon alapul Seebeck-effektus, amely megnyitotta 1821-ben. Az említett hatás, hogy a zárt áramkör két eltérő vezetékek EMF jelenik meg, ha térben vezetékek elágazás különböző hőmérsékleteken. Például, az egyik csomópont található egy edényben a forró vizet egy csésze és a másik olvadó jég.
A hatás abból adódik, hogy az energia a szabad elektronok a hőmérséklettől függ. Az elektronok elkezdenek távolodni a karmester, ahol több energiát a karmester, ahol energia kisebb, mint a töltés. Ha az egyik csomópontok melegítjük, mint a másik, az energia különbség a díjak rajta, több, mint a hideg. Ezért, ha az áramkör zárt, áram folyik, ez ugyanaz thermopower.
Körülbelül termoelektromos teljesítmény érték meghatározható egy egyszerű képlet:
E = α * (T1 - T2). Itt α - Seebeck együtthatót, amelyet attól függ, csak a fém, amely áll egy hőelem vagy hőelem. Értéke általában kifejezett mikrovolt fokonként. Hőmérséklet különbség csomópontok ebben az egyenletben (T1 - T2): T1 - a hőmérséklet a forró csomópont, és a T2, illetve a hideg.
Fenti képletben bőségesen ábrán látható. 1.
Ábra. 1. Az elv a hőelem
Ábra ezt a klasszikus, de megtalálható minden tankönyv fizika. Az ábra azt mutatja, a gyűrű tagjai két vezeték az A és B kijelölt vezetékek vegyületeket nevezzük csomópontok. Amint az ábrán látható, egy forró csomópont T1 a thermopower van iránya a B-ben a fém a fém A. A hidegpont T2 fém A fém B ábrán látható irányban thermopower érvényes arra az esetre, ha A pozitív thermopower fémtartalmát tekintve a fém B .
Hogyan állapítható meg, a fém thermopower
fém thermopower tekintettel határozzuk meg, hogy a platina. Erre a célra, hőelem, ahol az egyik elektród platina (Pt), és a másik vizsgálati fém elegyét 100 ° C hőmérsékleten hőkezeljük. A kapott érték mV néhány fémek, alább látható. És meg kell fizetnie a figyelmet arra, hogy nemcsak értékét megváltoztatja a termoelektromos erő, hanem annak jele tekintetében platina.
Platinum ebben az esetben ugyanazt a szerepet játssza, mint 0 fok a hőmérséklet skála és a teljes skála értékei a termoelektromos erő a következő:
Miután a fémek a platina negatív thermopower:
E skála segítségével nagyon könnyű meghatározni az értékét a hő- és villamos által kifejlesztett hőelem alkotja különböző fémek. Elegendő számítani algebrai különbség fém értékeket, amelyek készült thermoelectrodes. Például, egy pár antimon - bizmut ez az érték lesz 4,7 - (- 6,5) = 11,2 mV. Amikor a pár elektródát használni a vas - alumínium, ez az érték lesz csak +1,6 - (0,38) = 1,22 mW, ami kisebb, mint körülbelül tízszer, mint az első pár.
Ha a referencia csomópont fenntartott körülmények között állandó hőmérsékletű, mint például a 0 fok, a thermoelectromotive erő a melegponton arányos lesz a hőmérséklet változásának, amely a használt hőelemek.
Hogyan hozzunk létre thermogenerators
Már a közepén a 19. században számos kísérletet tettek, hogy hozzon létre termoelektromos generátorok - eszközök előállítására villamos energiát, azaz, hogy a kínálat a különböző fogyasztók számára. Mint ilyen felhasználható forrásokat akkumulátor sorba kapcsolt hőelemek. egy ilyen telepszerkezet ábrán látható. 2.
Ábra. 2. A termofil, vázlatos elrendezése
Először termoelektromos elem létre a 19. század közepén, a fizika és Fourier Oe. Ahogy thermoelectrodes használt bizmut és antimon, csak a nagyon pár tiszta fémek, amelyben a maximális thermopower. Hot csomópontok hevítik gázégők és helyezzük hideg egy tartályban jéggel. Végzett kísérletek során thermoelectricity később feltalált egy termofil, alkalmas bizonyos folyamatok és még a világítás. Példaként az akkumulátor Klamona kifejlesztett 1874 évben, a kapacitás, amely elég volt a gyakorlati célra, például galvanizáló aranyozással, és az alkalmazás a nyomtatás és a műhelyek heliogravire. Körülbelül ugyanebben az időben részt vesz a vizsgálatban hőelemből és tudós Noah, ő hőelemből akkoriban meglehetősen elterjedt.
De ezek a tapasztalatok, bár sikeres volt kudarcra van ítélve, mert a hőelemből a hőelemek alapján a tiszta fém, nagyon alacsony hatékonyság, ami akadályozza azok gyakorlati alkalmazásáról. Tisztán fém érpár hatásfoka csak néhány tized százalék. Sokkal magasabb hatékonyság félvezető anyagok: néhány oxidok, szulfidok és intermetallikus vegyületekkel.
félvezető hőelemek
Egy igazi forradalom létrehozása hőelemek készített alkotások akadémikus AI Joffe. A korai 30 - es években a XX században, ő vetette fel, hogy segítségével a félvezetők lehetővé tevő átalakítása termikus energia, beleértve a napenergia, elektromos energiává alakítja. Mivel a vizsgálatok 1940-ben félvezető napelem jött létre, alakítják át a fényt napenergiát elektromos árammá. Az első gyakorlati alkalmazása félvezető hőelemek kell tekinteni, úgy tűnik, a „gerilla keménykalap”, lehetővé teszi, hogy egyes hordozható erő gerilla rádió.
Sorrend alapján termoelem konstantánt és SbZn. A hőmérséklet a hideg csomópontok stabilizált forrásban lévő vízben, míg a forró csomópontok melegítjük láng tűz, miközben egy hőmérséklet-különbség legalább 250 ... 300 fok. A hatékonyság a készülék nem volt több, mint 1,5 ... 2,0%, de a tápegység a rádió elég. Természetesen ezekben a háborús időkben „pot” design volt államtitok, és még ma is sok internetes fórumokon tárgyalja az eszközről.
háztartási termoelektromos
Még a háború utáni ötvenes évek szovjet ipar kezdett termelni termoelektromos generátor TGK - 3. Fő célja abban állt, elemes rádiót, a nem villamosított vidéki területeken. Generátor teljesítmény volt 3 W, amely lehetővé teszi az akkumulátor takarmány vevők, mint például a "Tula," "Spark", "Tallinn B-2", "Homeland - 47", "Homeland - 52" és mások.
Megjelenése hőelektromos generátor TGK-3 ábrán látható. 3.
Ábra. 3. A termoelektromos TGC-3
Az építkezés egy termoelektromos
Mint már említettük, a termoelektromos generátor felhasználásra szánt vidéki területeken, ahol használt világítás olajlámpások „villám”. Ez a lámpa fel van szerelve egy termoelektromos generátort, nem csak egy fényforrás, hanem a villamos energia. Ebben az esetben a további üzemanyag ára nem szükséges, mert átalakul a villamos energia azon része, kerozin, amely egyszerűen elrepült a csőbe. Ezen túlmenően, ez a generátor mindig használatra kész, a tervezés volt, hogy törni csak semmi. A generátor is csak hazugság tétlen, futás terhelés nélkül, nem fél a rövidzárlat. Az élet a generátor, míg galvanikus elem, csak úgy tűnt, az örök.
A szerepe a kipufogócsövet petróleum lámpa „cipzár” játszik hosszúkás, hengeres darab üveg. Amikor a lámpát együtt használják a termoelektromos üveg készült rövidebb, és a beleillesztett teploperedatchik fémből 1 ábrán látható. 4.
Ábra. 4. Petróleum lámpák termoelektromos generátor
Teploperedatchika külső részén az alakja sokszögű hasáb, amelyen a termofil. Hogy növelje a hőátadás hatékonyságát belsejében teploperedatchik volt több hosszirányú csatornák. Áthaladva ezeken a csatornákon a forró kilépő gázok a kéményen 3, egyszerre melegítve a termofil, pontosabban, a meleg csomópontok. A hűtés a hideg csomópontok használt léghűtéses radiátor. Ez egy fém bordák elhelyezni a külső felületei thermopiles blokkok.
Termoelektromos - TGK3 állt két független részből áll. Egy 2B generál feszültséget terhelés-ig terjedő áramok 2A. Ezt a szakaszt használtunk az anód feszültség lámpák révén a vibrátor. Egy másik szakasz és feszültségen 1.2V, 0.5A terhelési áram használt a hatalom izzólámpák.
Könnyen kiszámítható, hogy a hő- és villamos nem haladja meg az 5 watt, de a vevő is elég volt ahhoz, hogy engedheti meg magának, hogy felderül a hosszú téli estéken. Most, persze, csak úgy tűnik, nevetséges, de azokban a napokban, egy ilyen eszköz kétségtelenül csodát a technológia.