Термоэлектрические охлаждающие устройства | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 3 октября, печатный экземпляр отправим 7 октября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (294) январь 2020 г.

Дата публикации: 27.01.2020

Статья просмотрена: 64 раза

Библиографическое описание:

Чернова, А. А. Термоэлектрические охлаждающие устройства / А. А. Чернова, Е. Г. Богданов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 4 (294). — С. 68-71. — URL: https://moluch.ru/archive/294/66821/ (дата обращения: 25.09.2020).



Ключевые слова: машина, охладитель, устройство, высокая надежность, холодильник

Теплообмен, являясь одним из наиболее распространенных процессов в природе, связывает между собой процессы охлаждения и нагревания [3]. Развитие науки и техники за последние годы характеризуется широким использованием методов искусственного охлаждения. Сравнительно недавно наиболее эффективно искусственный холод производили фреоновые холодильные машины, которые практически полностью удовлетворяли все потребности. Но в последнее время появились качественно новые требования к холодильникам, которые не могут быть удовлетворены фреоновыми устройствами. Важными факторами для холодильника становятся габаритные и весовые характеристики, величина энергопотребления, возможность надежной работы под воздействием статических и динамических перегрузок, большой срок службы и другое. Многие из них не могут быть удовлетворены компрессионными холодильниками. Поэтому вполне понятен тот большой интерес, который проявляется к новой отрасли холодильной техники — технике термоэлектрического охлаждения [2].

Принцип работы термоэлектрических машин базируется на термоэлектрических явлениях переноса энергии в электрических и тепловых полях. К этим явлениям относятся эффекты Зеебека, Пельтье и Томсона.

Эффект Зеебека — возникновение электродвижущей силы ЭДС (термо-ЭДС) в электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных разнородных проводников [1]. Проще говоря, если соединить два любых материала между собой в один контур и подвергнуть их контакты разности температуры, то в контуре потечет ток.

Эффект Пельтье — процесс выделения или поглощения тепла при прохождении электрического тока через контакт двух разнородных проводников.

Эффект Томсона — выделение или поглощение в объеме проводника дополнительной теплоты при наличии в проводнике с током перепада температур [1].

Таким образом термоэлектрические охлаждающие устройства — это устройства для переноса тепловой энергии от теплопередатчика с низкой температурой к теплоприемнику с высокой температурой, применяются для охлаждения и поддержания необходимой температуры термочувствительных элементов радиоэлектронной и оптической аппаратуры, а также в бытовых и транспортных холодильниках, термостатах, медицинских приборах и во многом другом. Термоэлектрический метод охлаждения позволяет осуществит понижение температуры в малом объеме при незначительных габаритах и массе всего устройства.

Кроме термоэлектрических охлаждающих устройств существуют другие типы промышленных холодильных машин, такие как компрессионные — в них охлаждение происходит за счет работы мотора-компрессора, конденсатора и испарителя, работающих с хладогентом, абсорбционные — в их основе лежит поглощение некоторых паров хладагентов каким-либо веществом с последующим выпариванием их и эжекторные холодильные машины, в которых для получения холода используется испарение жидкости [5]. Но всех их применяют как раздельные источники теплоты и холода, в отличие от термоэлектрических охлаждающих устройств, которые способны как охлаждать, так и обогревать, в зависимости от поставленного режима.

И это далеко не все достоинства, данные устройства содержат в себе ряд других преимуществ:

− простота конструкции, которая в свою очередь обеспечивает высокую надежность и не влияет на работоспособность при переворачивании;

− способность работать эффективно в условиях значительных ускорений, перегрузок, крене, дифференте, в вакууме;

− полное отсутствие шума при работе, так как в них нет движущихся и трясущихся частей;

− компактность, которая позволяет устанавливать устройства в любом месте;

− малые массы и габариты;

− отсутствие хладагента и масла;

− возможность использования низкопотенциальной тепловой энергии;

− экологическая безопасность;

− удобство в управлении.

Несмотря на такое количество достоинств, термоэлектрические охладители так же имеют свои недостатки. Основными из них являются низкая экономичность и высокая стоимость, связанная с высокими ценами на полупроводниковые материалы [1].

В качестве полупроводниковых термоэлементов в термоэлектрических охлаждающих машинах используются сплавы свинца, теллура и сурьмы, окислы металлов и чистые химические элементы, германий, кремний, селен и их соединения [4].

Термоэлектрические охладители уже получили широкое применение и используются в различных сферах жизни. Например, в различных бытовых приборах, на предприятиях торговли и питания: в переносных холодильниках, стационарных охладителях — фильтрах воды, в охладителях — нагревателях питания. Эксплуатируются автомобильные холодильники, охладители сидений и шлемов, термоэлектрические блоки для транспортных кондиционеров. Так же созданы термоэлектрические охладители приемников лучистой энергии: микротермостаты для охлаждения фотосопротивлений и болометров, термоэлектрических охладитель для радиационных балансомеров и для фотоумножителей. Успешно применяются и в медицине, например: микрохолодильник для лечения кожных заболеваний, холодильник для пластической хирургии, термоэлектрический криоэкстрактор катаракты и многое другое [2].

После описаний, представленных выше, стоит задуматься над некоторыми вопросами. Нужно ли широко внедрять термоэлектрические охладители?

Смогут ли они в полном объеме заменить другие типы холодильных машин? Ответы на эти вопросы пока не однозначны. Несомненно, термоэлектрические охладители имеют массу преимуществ в отличии от других типов охлаждающих устройств. Они удовлетворяют главные требования, предъявляемые к судовым машинам и механизмам: высокая надежность, малые масса и габариты и бесшумность. Но существенные недостатки, указанные выше, не позволяют пока использовать их повсеместно.

Путь совершенствования один: необходимо создавать новые полупроводниковые материалы, отличающиеся сравнительной дешевизной, которые не будут уступать по качеству прежним материалам, а также серийно производить эффективные в экономическом плане термобатареи.

Литература:

1. Чернов А. И., Коробцов В. Г. Испытание термоэлектрического охладителя жидкости. — СПб.: СПбГМТУ, СПб., Лоцманская ул., 10, 2011. — 36 с.

2. Коленко Е. А. Термоэлектрические охлаждающие приборы. — Ленинград: Л. Наука, 1967. — 286 с.

3. Кошкин Н. Н. Холодильные машины. — Ленинград: Машиностроение, 1976. — 462 с.

4. Термоэлектрическое охлаждение // Основы электроакустики. URL: http://audioakustika.ru/node/1152 (дата обращения: 24.01.2020).

5. Типы холодильных машин // Все лекции. URL: http://vse-lekcii.ru/zheleznodorozhnyj-transport/hladotransport/tipy-holodilnyh-mashin (дата обращения: 24.01.2020).

Основные термины (генерируются автоматически): высокая надежность, машина, охладитель, устройство, холодильник.


Ключевые слова

устройство, машина, охладитель, высокая надежность, холодильник

Похожие статьи

Обзор устройств современных систем автоматизации управления...

Бытовые холодильники (морозильники) имеют следующие виды управления

Описанные выше системы управления в настоящее время одинаково используются в бытовой

Холодильная машина предназначена для отвода тепловой энергии от охлаждаемого тела.

Описание теоретической модели бытовой холодильной машины...

В данной статье раскрывается о теоретической модели БХМ с приточным охлаждением, при помощи включения в холодильный контур дополнительных элементов для возможности подачи воздуха из окружающей среды, с последующим выводом его на конденсатор...

Экспериментальное исследование влияния интенсивности...

Подобрать такую машину, которая хорошо отвечала бы всем этим требованиям сложно, в силу различных условий ее эксплуатации. Поэтому исследования влияния различных условий на энергетические показатели холодильной машины являются актуальными в настоящее время.

Системы охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий

Статья содержит обзор методов охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий (ЭРИ). Приведена сравнительная характеристика различных систем охлаждения. Показаны преимущества и недостатки различных способов охлаждения.

Снижение удельного энергопотребления бытового холодильника...

Одними из основных потребителей электроэнергии в быту, являются бытовые холодильные приборы (БХП). В государственной программе РФ «Энергоэффективность и развитие энергетики» [1]...

Экспериментальное исследование особенностей работы...

Для экспериментального исследования особенностей работы холодильной машины (ХМ) с

Вывод: бытовая холодильная машина с установленной саморазмораживающейся системой

Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт): учеб. пособие / И. Н. Кругляк...

Использование малогабаритной холодильной машины в составе...

Как известно, бытовой холодильник представляет собой металлический шкаф с холодильной камерой и автоматической холодильной машиной. Данные элементы БХ предназначены для временного хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт). Учеб. пособ.М., Легкая индустрия, 1974, 205 с.

Холодильная машина предназначена для отвода тепловой энергии от охлаждаемого тела. Но есть небольшая проблема, ту энергию.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся...

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся холодильной машины. Авторы: Галка Галина Александровна, Романов Алексей

Первый бытовой холодильник с автоматическим регулированием температуры в камере охлаждения, появился в США в 1918 г [1]...

Квалификация функционирования холодильника ХФ-250

Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерении.

Похожие статьи

Обзор устройств современных систем автоматизации управления...

Бытовые холодильники (морозильники) имеют следующие виды управления

Описанные выше системы управления в настоящее время одинаково используются в бытовой

Холодильная машина предназначена для отвода тепловой энергии от охлаждаемого тела.

Описание теоретической модели бытовой холодильной машины...

В данной статье раскрывается о теоретической модели БХМ с приточным охлаждением, при помощи включения в холодильный контур дополнительных элементов для возможности подачи воздуха из окружающей среды, с последующим выводом его на конденсатор...

Экспериментальное исследование влияния интенсивности...

Подобрать такую машину, которая хорошо отвечала бы всем этим требованиям сложно, в силу различных условий ее эксплуатации. Поэтому исследования влияния различных условий на энергетические показатели холодильной машины являются актуальными в настоящее время.

Системы охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий

Статья содержит обзор методов охлаждения полупроводниковых электрорадиоизделий (ЭРИ). Приведена сравнительная характеристика различных систем охлаждения. Показаны преимущества и недостатки различных способов охлаждения.

Снижение удельного энергопотребления бытового холодильника...

Одними из основных потребителей электроэнергии в быту, являются бытовые холодильные приборы (БХП). В государственной программе РФ «Энергоэффективность и развитие энергетики» [1]...

Экспериментальное исследование особенностей работы...

Для экспериментального исследования особенностей работы холодильной машины (ХМ) с

Вывод: бытовая холодильная машина с установленной саморазмораживающейся системой

Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт): учеб. пособие / И. Н. Кругляк...

Использование малогабаритной холодильной машины в составе...

Как известно, бытовой холодильник представляет собой металлический шкаф с холодильной камерой и автоматической холодильной машиной. Данные элементы БХ предназначены для временного хранения охлажденных и замороженных пищевых продуктов.

Расчет основных эксплуатационных параметров холодильной...

Кругляк И. Н. Бытовые холодильники (устройство и ремонт). Учеб. пособ.М., Легкая индустрия, 1974, 205 с.

Холодильная машина предназначена для отвода тепловой энергии от охлаждаемого тела. Но есть небольшая проблема, ту энергию.

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся...

Анализ эффективности работы саморазмораживающейся холодильной машины. Авторы: Галка Галина Александровна, Романов Алексей

Первый бытовой холодильник с автоматическим регулированием температуры в камере охлаждения, появился в США в 1918 г [1]...

Квалификация функционирования холодильника ХФ-250

Под метрологическим обеспечением понимается установление и применение научных и организационных основ, технических средств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерении.

Задать вопрос