Устройство для периодического нагрева и охлаждения объекта Советский патент 1985 года по МПК G05D23/22 

1 1 Изобретение относится к области термоэлектрических преобразователей функционирующих в периодических реверсивных тепловых режимах и обеспечивающих попеременное охлаждение и нагревание объектов. Цель изобретения - упрощение устройства и повьшение его экономичности. На фиг„ 1 схематично представлено устройство с блок-схемой; на Фиг.2 - блок-схема блока управления. Устройство включает в себя термоба.тарею 1, полюса которой подключены к выходам блока переключения 2, входы которого соединены с источником питания 3. Управляюи(иё входы блока переключения 2 подключены к выходам блока управления 4, с входом которого соединен датчик температуры 5, установленный на объекте 6, смонтир ванном с надежным тепловым контакто на одной из рабочих поверхностей 7 термобатареи 1. По второй рабочей поверхности 8 смонтирован теплообме ник 9 в виде плоскореберной радиато ной системы, в теплоемком основании 10 которой создан тепловой аккумулятор в виде полостей 11, заполнен ных теплоаккумулирующим наполнителем 12 с температурой плавления, определяющей рабочую температуру теплового аккумулятора. Объект- 6 ограждается от внешней среды слоем. теплоизоляции 13. Представленная на фиг. 2 блоксхема одного из вариантов реализации блока управления 4 включает в себя двухуровневый компаратор 14, вход которого соединен с датчиком температуры 5, а выходы - с входами триггера 15. Выходы триггера 15 сое динены с управляющими входами блока переключения 2. Устройство работает следующим образом. При первоначальном включении устройства в цепь питания блок переключения 2 в соответствии с сигналом, поступающим на его управляющие входы с выхода блока управлени 4, обеспечивает определеннуто полярность напряжения, подаваемого на термобатарею 1 от источника питания 3, отводящую тепло от одной из рабочих ,поверхностей 7 и обуславливающую охлаждение объекта 6.На другой рабочей поверхности 8 происходи 62 выделение тепла, которое частично поглощается в тепловом аккумуляторе 11, преобразуясь в процессе плавления наполнителя 12 в скрытую теплоту частично отводится во внешнюю среду теплообменником 9. Управляющий.сигнал, определяемый температурой датчика 5, поступает на вход двухуровневого компаратора 14, в котором производится его сравнение с двумя эталлоными значениями напряжения, соответствующими двум амплитудным значениям температуры объекта 6. Когда температура объекта 6 достигает минимального значенияi сигнал, выходящий у компаратора Т4, обуславливает скачкообразный переход триггера 15 из одного состояния равновесия в другое. Это обуславлив.ает переход блока переключения 2 из одного позиционного состояния в другое, изменение полярности напряжения, подаваемого на термобатарею 1, которая начинает нагревать объект 6 от минимальной до максимальной температуры. 3 этой половине периода часть тепла от теплообменника 9 отводится термобатареей 1 и, преобразуясь на рабочей поверхности 7 в теплоту нагрева объекта 6, возвращается обратно в тепловой цикл. Другая часть тепла отводится радиаторной системой 9 во внешнюю среду. При достижении максимальной температуры по сигналу компаратора 14 вначале триггер 15, а затем и блок переключения 2 переходят в новые состояния. При этом опять изменяется полярность напряжения, подаваемого на термобатарею 1, и вновь наступает режим охлаждения объекта 6 до минимальной температуры. Последующие циклы работы предложенного устройства являются, аналогичными и периодически повторяются. Как показывают расчеты, для интервала крайних значений температур, обеспечиваемого термоэлектрическим . преобразователем, всегда можно найти такую температуру, определяющую выбор наполнителем 12, при которой средние за паппериода количества тепла разных направлений, периодически подводимые к объекту 6, оказываются равными. Для этого случая связь рабочей температуры теплового

311

аккумулятора 11 с амплитудными значениями температур объекта 6 определяется зависимостью

T, (i.f,(z,T,.Tj)(t4f(,,T.Tj), - ,(

2(2д,.т;)4((тгТо1;

м

М-1

.5z(T,fT) ;

Z - добротность термобатареи, Т., Т и Т - соответственно рабочая температура теплового аккумулятора 11, нижнее и верхнее амплитудное значение температуры объекта 6 в установившемся периодическом тепловом про- цессе, К.

964

Экономичность предложенного устройства обусловлена, во-первых,возвратом части тепла обратно в цикл с высоким коэффициентом преобразования, во-вторык,нет необходимости в осуществлении цикличного отвода во внешнюю среду части тепла от объекта 6 при нагреве; в результате нет необходимости в использовании дополнительных энер опотребляющих блоков для создания цикличного теплообмена с внешней средой,

Предложенное устройство для созДания периодического процесса

реверсивных тепловых воздействий, отличаясь простотой тепловой схеьш, может найти широкое применение в различных тепловых системах-термических прессах, тепловых компрессорах и насосах, медицинских устройствах для контрастных температурных воздействий и т.д.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРИОДРИЕСКОГО НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее термобатарею, одна из рабочих поверхностей которой установлена контактно с объектом, на котором установлен датчик температуры, соединенный с входом блока управления, подключенного выходами к управляющим входам блока переключения, входы которого подключены, к источ-г нику питания, а выходы к полюсам термобатареи, и теплообменник, о т- личающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повьшег ния его экономичности, оно содержит тепловой аккумулятор, установленный между теплообменником и второй рабочей поверхностью термобатареи и выполненный в виде заполненных двухфазным наполнителем полостей, выпол ненньгх в теплоемком основании.

Фиг 2