Термодинамічний напівпровідниковий ТН

Використання теплових насосів абсорбції

Незважаючи на дещо меншу ефективність і відносно вищу вартість в порівнянні з компресійними установками, застосування теплових машин абсорбції абсолютно виправдано там, де немає електрики або де великі об'єму негодящого тепла (відпрацьована пара, високотемпературні вихлопні або димові гази і тому подібне — аж до сонячного нагріву). Зокрема, випускаються спеціальні моделі з газовими пальниками для мандрівників, передусім автомобілістів і яхтсменів.

Нині в Європі газові котли іноді замінюють тепловими насосами абсорбції з нагрівом від газового пальника або від солярки — вони дозволяють не лише утилізувати теплоту згорання палива, але і «підкачувати» додаткове тепло з вулиці!

Як показує досвід, і варіанти з електронагрівом цілком конкурентоздатні, передусім в діапазоні малих потужностей — десь від 20 і до 100 Вт. Менші потужності — вотчина термоелектричних елементів, а при великих доки безумовні переваги компресійних систем. Зокрема, серед радянських і пост-советских марок холодильників цього типу були популярні «Морозко», «Північ», «Кристал», «Київ» з типовим об'ємом холодильної камери від 30 до 140 літрів, хоча існують і моделі на 260 літрів («Кристалл-12»).

Уперше в світі напівпровідниковий ТН введений в дію в 1961 році в Криму в піонертаборі "Артек". Максимальна теплопродуктивність агрегату 4,5 Мкал/год. Результати експлуатації кажуть про його надійність і ефективність.

Принцип дії термоелектричного напівпровідникового теплового насоса заснований на ефекті Пельт'є, відкритому в 1834 році.

Ефект Пельт'є полягає в тому, що якщо через різнорідні, сполучені один з одним метали або напівпровідники (на них цей ефект особливо виражений) пропустити постійний електричний струм, то в місці контакту позитивного, (дирочного р-типу) напівпровідника з негативним (електронним n-типом) при напрямі струму від (+) до (-), відбувається виділення тепла, а при зворотному напрямі струму, відбувається поглинання тепла.

Якщо створити електричне коло, що складається з великої кількості позитивних і негативних напівпровідників, що чергуються так, щоб їх контакти, де виділяється теплота, і контакти, де поглинається теплота, були змонтовані в ізольованих один від одного каналах, то пропускаючи по замкненому колу електричний струм і відводячи тепло від контактів, можна з одних контактів отримувати тепло q₂, а з інших – холод. Якщо температура холодних контактів стане нижчою від температури навколишнього середовища, то такий термоелемент здатний виконувати функції холодильної машини або теплового насоса. Коефіцієнт перетворення напівпровідникового теплового насоса визначається за формулою:

(3)

де Т_г, Т_х – абсолютна температура гарячого і холодного спаїв, °К,

φ – термодинамічний коефіцієнт корисної дії.

Значення α залежить від прийнятої схеми пристрою і температурного режиму роботи напівпровідникового теплового насоса.

Застосування напівпровідникового ТН має ряд позитивних сторін:

- довговічність, малошумність;

- транспортування енергії від центрального генератора до місця споживання не вимагає спеціальних комунікацій. Це можна здійснити по лініях електропередачі;

- можливість плавного регулювання роботи;

- при необхідності напівпровідникові теплові насоси можна використати для "вирівнювання" графіка споживання електричної енергії;

- можливість використання їх як для опалювання приміщень, так і для охолоджування;

- напівпровідниковий ТН використовуючи енергію нетрадиційних джерел знижує "теплове забруднення" біосфери;

- термоелектричні теплові насоси не використовують в схемі теплогенерації токсичних речовин, не мають рухомих частин, не створюють при роботі високого шуму.

Основні недоліки термоелектричних ТН – малі питомі потужності, складність виготовлення, необхідність мати спеціальні пристрої для перетворення змінного струму в постійний.

Читайте також:

Статистичний і термодинамічний методи дослідження. Тепловий рух. Основні поняття

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Недоліки теплових насосів абсорбції	\|	Теплові насоси на ефекті Пельтье

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.004 сек.