Способ преобразования тепловой энергии в электрическую с помощью термоэлектрического генератора Советский патент 1959 года по МПК H01L35/30 

В основу предлагаемого способа преобразования тепловой энергии в электрическую положено применение термоэлектрического генератора, спаи термоэлемента которого подвергают нагреванию и охлаждению по четырехтактному циклу: нагревание - адиабатическое изолирование - охлаждение - адиабатическое изолирование.

Особенность предлагаемого способа заключается в том, что, с целью повышения к-п.д. путем использования тепла нагретых спаев, тепловое воздействие на спаи одних термоэлементов сдвигают по фазе относительно теплового воздействия на спаи других термоэлементов и на протяжении такта «адиабатическое изолирование осуществляют тепловой контакт между спаями, находящимися в разных фазах.

На фиг. 1-4 представлены четыре такта цикла нагревания и охлаждения спаев термоэлементов.

Термоэлектрический генератор, работающий по предлагаемому способу, должен иметь два термоэлемента Л и (или другое четное число термоэлементов). Внешним источником тепла служит горячий теплоноситель при температуре Т, а с током тепла - холодный теплоноситель при температуре TZ- Тепловое воздействие на спаи термоэлементов осуществляется следующим циклическим порядком. В первом такте цикла (фиг. 1), четный (по ходу тока) спай а первого термоэлемента А (первой термопары) приводится в тепловое соприкосновение с источником тепла, в то время как другой (нечетный) слой б этого же термоэлемента А приводится в тепловое соприкосновение с холодным теплоносителем. На один спай поступает полол ительный тепловой импульс, а на другой - отрицательный. Ввиду этого, по прошествии некоторого времени спай а приобретает высокую температуру TI, а спай б охлаждается до низкой температуры 2. С другим термоэлементом Б проделано то же самое: спай а нагрет до температуры Г), спай б охлажден до температуры Гз. ( № 119902 Во втором такте цикла (фиг. 2) все спаи адиабатически изолируются от внешних источников тепла (и холода), а вместо этого нагретый спай а первого термоэлемента А приводится в тепловое соприкосновение с холодным спаем б другого термоэлемента Б, а холодный спай б термоэлемента Л - в соприкосновение с нагретым спаем а термоэлемента Б. В течение этого такта температуры контактирующих спаев выравниваются и продолжается выработка термоэлементом тока за счет тепла, аккумулированного в слое термоэлемента, прилегающем к горячему спаю. Совокупность термоэлементов в этом такте адиабатически изолирована от внешней среды. В третьем такте цикла (фиг. 3) осуществляется тепловое воздействие на термоэлементы, прямо противоположные первому такту. Спаи, которые в первом такте нагревались до температуры Гь в третьем такте охлаждаются до температуры Тг, и наоборот. В четвертом такте (фиг. 4), как и во втором, спаи адиабатически изолируются от внешних тепловых источников и осуществляется тепловое контактирование нагретых спаев с холодными различных элементов сравнении со вторым тактом спаи поменялись здесь ролями). Таким образом, спаи термоэлементов, находящиеся в различных фазах теплового водействия, приводятся в тепловой контакт (соприкосновение) во время прохождения каждым из них такта адиабатической (по отношению к совокупности термоэлементов) паузы, в результате чего осуществляется подогревание спая одного термоэлемента за счет остывания спая другого и достигается существенное повышение к.п-д. термоэлектрического генератора. Предмет изобретения Способ преобразования тепловой энергии в электрическую с помощью термоэлектрического генератора, спаи термоэлементов которого подвергают нагреванию и охлаждению по четырехтактному циклу: нагревание - адиабатическое изолирование - охлаждение - адиабатическое изолирование, отличающийся тем, что, с целью повышения к-п.д. путем использования тепла нагретых спаев, тепловое воздействие на спаи одних термоэлементов сдвигают по фазе относительно теплового воздействия на спаи других термоэлементов, и на протяжении такта «адиабатическое изолирование осуществляют тепловой контакт между спаями, находящимися в разных фазах.