ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИНТЕНСИФИКАТОР ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ МЕЖДУ ПОТОКАМИ СРЕД С РАЗЛИЧНОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ Российский патент 2023 года по МПК F28F13/16 H01L35/00 F25B21/00 

Изобретение относится к термоэлектрической технике, в частности к термоэлектрическим устройствам для интенсификации теплообмена между потоками жидкостей или газов (средами) с различной температурой.

Прототипом является конструкция, описанная в [1]. в 1. Каганов М.А., Привин М.Р. Термоэлектрические тепловые насосы. Л.: Энергия. - 1970. - с. 175. Устройство состоит из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, одна поверхность которой через разделяющую стенку транспортной зоны обтекается средой с более низкой температурой, а другая также через разделяющую стенку - средой с более высокой температурой. Термоэлектрическая батарея выполняет функции интенсификатора теплопередачи между двумя потоками жидкости или газа за счет поглощения и выделения теплоты Пельтье на спаях термоэлементов, находящихся в тепловом контакте с ними.

Недостатком устройства является относительно низкая интенсивность теплообмена между спаями термоэлементов, составляющих термоэлектрическую батарею, и соответствующими средами. Данное обстоятельство связано с теплообменом между средами и термоэлектрической батареей только за счет кондуктивного механизма, при котором коэффициент теплопередачи достаточно невысок.

Техническим результатом является интенсификация теплообмена между термоэлектрической батареей и обтекающими ее средами.

Техническое решение достигается тем, что в транспортных зонах, перпендикулярно направлению движения сред выполнены сквозные отверстия, причем над сквозными отверстиями обоих транспортных зон устанавливаются вентиляторные агрегаты, количество которых варьируется от трех до пяти, запитываемые от дополнительного источника электрической энергии, осуществляющие продув воздуха в сквозных отверстиях таким образом, чтобы поток воздуха шел от поверхностей термоэлектрической батареи. Скорость вращения вентиляторных агрегатов увеличивается в направлении к концу транспортных зон. Внутри сквозных отверстий располагаются специальные дозаторы, наполненные водой и впрыскивающие ее в окружающее пространство в момент работы устройства.

Конструкция термоэлектрического интенсификатора теплопередачи приведена на фиг. 1. Устройство состоит из термоэлектрической батареи 1, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой основным источником электрической энергии (на фиг. не показан), обе поверхности которой имеют непосредственный тепловой контакт со стенками 2 транспортных зон 3 с движущимися в них средами 4. В транспортных зонах 3, перпендикулярно направлению движения сред 4, выполнены сквозные отверстия 5. Над сквозными отверстиями 5 обоих транспортных зон устанавливаются вентиляторные агрегаты 6, количество которых варьируется от трех до пяти, запитываемые от дополнительного источника электрической энергии (на фиг. не показан). Вентиляторные агрегаты 6 осуществляют продув воздуха в сквозных отверстиях 5 таким образом, чтобы поток воздуха шел от поверхностей термоэлектрической батареи 1. При этом скорость вращения вентиляторных агрегатов увеличивается в направлении к концу транспортных зон. Внутри сквозных отверстий располагаются специальные дозаторы 7, наполненные водой и впрыскивающие ее в окружающее пространство в момент работы устройства.

Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи работает следующим образом. При пропускании через термоэлектрическую батарею 1 постоянного электрического тока от источника энергии на одних спаях термоэлементов будет поглощаться теплота Пельтье, а на других - выделяться. Если холодные спаи термоэлементов будут находиться в непосредственном контакте со стенкой 2 транспортной зоны 3 с горячей движущейся средой 4, а горячие спаи термоэлементов - со стенкой 2 транспортной зоны 3 с холодной движущейся средой, то за счет имеющегося перепада температур будет происходить интенсификация обмена тепловой энергией между двумя потоками сред. Продув воздуха в сквозных отверстиях 5 воздушными агрегатами 6 даст возможность дополнительно к кондуктивному теплообмену между поверхностями термоэлектрической батареи 1 и стенками 2 транспортных зон добавить конвективный теплообмен между воздушным потоком, направленным от холодной и горячей поверхностей термоэлектрической батареи 1 и транспортными зонами 3. При этом значение коэффициента теплообмена в случае конвективного теплообмена при увлажненном воздухе будет выше, чем в случае конвективного теплообмена при сухом воздухе. Одновременно также увеличение скорости вращения вентиляторных агрегатов 6 в направлении к концу транспортных зон позволяет скомпенсировать уменьшение температурного напора между средами в данном направлении за счет увеличения интенсивности теплообмена между ними (увеличения коэффициента теплопередачи).

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в термоэлектрических устройствах для интенсификации теплообмена. В термоэлектрическом интенсификаторе теплопередачи в транспортных зонах перпендикулярно направлению движения сред выполнены сквозные отверстия. Над сквозными отверстиями устанавливаются вентиляторные агрегаты, осуществляющие продув воздуха в сквозных отверстиях. Скорость вращения вентиляторных агрегатов увеличивается в направлении к концу транспортных зон. Внутри сквозных отверстий располагаются дозаторы, наполненные водой и впрыскивающие ее в окружающее пространство в момент работы устройства. Технический результат - интенсификация теплообмена между термоэлектрической батареей и обтекающими ее средами. 1 ил.

Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи между потоками сред с различной температурой, состоящий из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой основным источником электрической энергии, одна поверхность которой через разделяющую стенку транспортной зоны обтекается средой с более низкой температурой, а другая также через разделяющую стенку транспортной зоны - средой с более высокой температурой, отличающийся тем, что в транспортных зонах перпендикулярно направлению движения сред выполнены сквозные отверстия, причем над сквозными отверстиями обоих транспортных зон устанавливаются вентиляторные агрегаты, количество которых варьируется от трех до пяти, запитываемые от дополнительного источника электрической энергии, осуществляющие продув воздуха в сквозных отверстиях таким образом, чтобы поток воздуха шел от поверхностей термоэлектрической батареи, причем скорость вращения вентиляторных агрегатов увеличивается в направлении к концу транспортных зон, при этом внутри сквозных отверстий располагаются дозаторы, наполненные водой и впрыскивающие ее в окружающее пространство в момент работы устройства.