СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ К.П.Д. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ГЕНЕРАТОРА (ХОЛОДИЛЬНИКА) Советский патент 1962 года по МПК H01L35/30 F25B21/02 

Изобретение касается способа повышения К.П.Д. термоэлектрического генератора (холодильника) путем использоваиия тепло- или холодопотерь вследствие теплопроводности термоэлементов.

Генератор (холодильник), работаюш,ий по предлагаемому способу, состоит из пористых термоэлементов, расиоложенных по спирали, и сплошных термоэлементов, размещенных в последнем ряду спирали.

Промежутки между термоэлемеитами заполнены тепло- и электроизолируюш:им герметичным веществом.

Термоэлементы соединены по спирали последовательно с коммутаиионными пластинами. Холодные спаи охлаждаются ребра ги, а охлаждающая их среда подается и выводится по спиральному каналу, образованному кожухом из электроизоляиионного материала.

При работе генератора в качестве холодильника холодные спаи генератора будут являться горячими холодильника, а горячие спаи генератора холодными - холодильника.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез генератора со схемой подключения вспомогательной системы; на фиг. 2 - другие разрезы генератора.

Генератор состоит из пористых термоэлементов J, расположенных по спирали, и сплошиых термоэлементов 2, размещенных только в последнем ряду спирали.

Промежутки между термоэлементами заполнены тепло- и электроизолирующим герметичным веществом 3.

5 Термоэлементы соединены по спирали последовательно коммутационными пластинами

4,образующими холодные спаи, и пластинами

5,образующими горячие спаи. Получаемый ток снимается с выводов 6.

0 Холодные спаи охлаждаются ребрами 7. Охлаждающая их среда подается и выводится через патрубки 8. Она проходит между ребрами по спиральному каналу, образованному кожухом 9 из электроизоляиионного материала.

5 Горячие спаи находятся ближе к центру спирали, с удалением от центра их температура постепенно снижается, это уменьшает теплопотери в окружающую среду.

Газ, нагретый источником тепла, подается по

3 трубе 10 в центр спирали и ироходит по спиральному каналу, ограниченному изоляционными стенками //.

При этом он отдает тепло игольчатым оребрениям 12 горячих сиаев.

5 Кроме этого газа, по трубе 13 в генератор подается дополнительный поток газа с температурой окружающей среды или близкой к ней. Он подается в распределительную коробку 14, откуда проходит по зазорам между

На последнем наружном ряду спирали имеются прорези 15. По прорезям газ проникает в пористые термоэлементы 1 и проходит по КИМ до горячих спаев, где нагревается до температуры, близкой к их температуре, и выходит через наклоиные прорези 16 в коммутапионных пластинах 5 горячих спаев. Выходы этих прорезей направлены в сторону витка спирали с меньшей температурой горячих спаев. Края коммутационных пластин горячих спаев этого витка, находящиеся против выхода прорезей 16, срезаны. Газ, прошедший сквозь термоэлемент 1, выходит через этот проход из прорезей 16 и смешивается с проходягцим между ребра: 1и потоком газа.

Длина витков спирали рассчитывается так, чтобы температуры обоих смешиваемых потоков в этом месте были одинаковыми.

Распределение газа, проходящего по термоэле.ментам, в соответствующих количествах для каждого термоэлемента производится путем подбора гидравлических сопротивлений (изменением входных сечений прорезей).

Для уменьшения теплопотерь горячая торцовая сторона генератора может быть закрыта изоляцией или, что лучше, к ней может быть присоединена такая же сторона второго генератора.

Чтобы исключить окисление элементов проходящим газом, предлагается использовать инертный газ в герметично замкнутом контуре.

Часть газа, вышедшего из генератора по трубе 17, нагревается теплом Qa и подается по трубе 13 снова на вход в канал оребрений горячих спаев. Другая часть газа, вышедшего из генератора, нметь еще высокую температуру. Она охлаждается окружающей средой в теплообменнике 18, а затем подается по трубе 13 в распределительную коробку 14 для прохол дения по пористым термоэлементам.

Циркуляция газа осуществляется специальным вентилятором 19.

Предлагаемая схема может быть использована и в качестве холодильника.

В этом случае не нужны трубы 17 и 10 и ие иужен теплообменник 20. Вместо иего выходящий охлажденный газ проходит через тепловую изоляцию охлаждаемого объема от холодной стенки к горячей и, нагреваясь, уносит с собой натекаюш,ее через изоляцию тепло.

Прошедший через изоляцию и нагревщийся до температуры, близкой к температуре окружающей среды, газ направляется снова в распределительную коробку 14, проходит через пористые термоэлементы и охлаждается.

Выход охлажденного газа из холодильника удобнее сделать из внутреннего конца спирали, а не из наружного, так как термоэлементы, работающие в меньших перепадах температуры между горячим и холодиым спаями, при той же высоте и том же токе должны иметь большее поперечное сечение. Вследствие этого их удобнее разместить на наружных витках спирали.

Такой цикл должен снизить необратимость тепловых процессов по сравнению с известными.

Предмет изобретения

1. Способ повышения к.п.д. термоэлектрического генератора (холодильника), отличающийся тем, что, с целью использования теплоили холодопотерь вследствие теплопроводности термоэлементов, через термоэлементы с сильно развР1той боковой поверхностью пропускают газ (жидкость) с температурой окружающей среды или близкой к ней в направлении

от холодиого спая к горячему у генератора или от горячего спая к холодному у холодильника так, чтобы при. выходе у горячего спая генератора илн холодного у холодильника он имел близкую к ним температуру, поеле этот поток смешивают с иотоком газа (жидкости), отдающим тепло оребрению горячих спаев генератора или холодных - холодильника, в месте, где температуры этих потоков равны.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью удобства выведения потока газа (жидкости), прошедшего через термоэлементы, в поток газа (жидкости), отдающий свое тепло оребрениям спаев, в месте, где температуры

этих потоков равны, элементы располагают по спирали так, чтобы с удалением от центра температура горячих спаев у генератора или холодных - у холодильника постепенно повышалась или понижалась вследствие изменения

температуры потока газа (жидкости), отдающего свое тепло оребрениям спаев и проходящего последовательно по спирали через все эти оребрения, причем длину витков спирали рассчитывают так, чтобы у термоэлемента, из

которого выходит поток газа (жидкости) в одном витке спирали, в соседнем витке, прямо напротив этого элемента, проходил поток газа (жидкости), отдающий свое тепло ребрам спаев, и температуры этих потоков были бы

одинаковы.

77

R-R