Термогенератор своими руками: Страница не найдена — Климат в доме — отопление и вентиляция помещений

Содержание

Термогенератор своими руками — МозгоЧины

Специально 92 для mozgochiny.ru

В мире постоянно происходят различные катаклизмы. Мы не может от них защититься, но мы можем подготовиться к их последствиям. Землетрясение, наводнение, пожары вызывают перебои или отключение электричества. Чтобы себя защитить от его отсутствия предлагаю вашему вниманию статью о добыче электроэнергии с помощью тепла.

Шаг 1:

Отключения электроэнергии одна из главных проблем в современном мире. Многие люди беспокоятся о  последствиях молнии, сильного дождя и т.д., но забывают о более серьезных проблемах. Перебои с электричеством могут длиться от нескольких часов до нескольких недель. Попрощайтесь с телефоном, светом, обогревателем и со всеми электронными приборами и устройствами.

В качестве основы самоделки был выбран теплогенератор, который использует тепло для производства электроэнергии. Кроме самого зарядного устройства вы получаете:

  • Обогреватель;
  • Возможность приготовить пищу;
  • Освещение.

Альтернативным источником электроэнергии может быть солнце. Но солнечные панели всё ещё довольно дорогие, несмотря на то, что цены значительно снизились в последние годы. Кроме того, солнце светить не всё время. Что делать, если вы захотите подзарядить батарею после наступления темноты или когда небо затянуто тучами?

Динамо-машинка – это здорово, но для многих людей будет трудно всё время крутить рукоятку во время зарядки аккумуляторов.

Ветровой генератор – ветер дует не всегда и не везде. 😉

Шаг 2: Введение/материалы

Для изготовления поделки необходимо  использовать минимальный набор электронных компонентов ведь цель проекта – изготовление генератора в кратчайшие сроки в отсутствии доступа к благам цивилизации.

Ключевым компонентом всего проекта был модуль Пельтье. Этот небольшой 40×40 мм белый керамический квадрат творит волшебство. 🙂

Модуль напоминает структуру бутерброда: керамическая пластина, тонкая металлическая плёнка, полупроводник, тонкая металлическая плёнка, керамическая пластина. К двум проводам, которые выступают из модуля, подводится постоянное напряжение. В результате чего одна сторона становится более прохладной, а другая теплее, создавая при этом разность температур.

Однако если приложить разность температур к сторонам модуля то получим обратный результат, который известен, как эффект Зеебека. Этот принцип мы и будем использовать для получения электроэнергии.

Список деталей, которые необходимы для того, чтобы построить проект:

  • Элемент Пельтье;

  • Пружинные клеммы;

  • Батарейные блоки;
  • Аккумуляторы;
  • Большой радиатор охлаждения;
  • Медный провод;
  • Маленький пластиковый корпус;
  • Другие дополнительные материалы.

Шаг 3: Изготовление

Необходимо собрать цепь. При желании, вы можете создавать прототип схемы на макетной плате, прежде чем окончательно спаять все компоненты.

Чтобы прикрепить модуль к радиатору вырежем 25 мм отверстие в крышке банки. Затем отцентрируем его над отверстием и зажмём между радиатором и крышкой. Воспользуемся винтами и проволокой для надёжного крепления частей вместе. Оденем на провода термоусадку, чтобы оградить их от температурного воздействия. Для удобной переноски закрепим пружинные зажимы на коробке. После припаяем соответствующие провода и компоненты. Приклеим этикетки к пружинным клеммам в качестве инструкции  по подключению.

Модуль Пельтье вырабатывает электричество за счёт разности температур. Радиатор рассеивает тепло за счёт увеличения площади поверхности.

Далее, ток проходит диод Шоттки. Если диода не будет, то батарея будет отдавать всю накопленную энергию на модуль Пельтье.

Шаг 4: Воспользуемся печкой

Чтобы начать пользоваться самоделкой подключим красный провод к пружинному зажиму входного напряжения (отмеченного VIN), а чёрный провод в первый терминал (GND). Вставьте положительный провод аккумулятора в терминал напряжение (VOUT), а отрицательный провод в другую клемму заземления. Очень важно отметить полярность при подключении проводов. Поместите элемент Пельтье и радиатор над источником тепла крышкой вниз. Чтобы убедиться, что устройство работает правильно, перед зарядкой проверьте напряжение аккумуляторной батареи. Через некоторое время снова повторите измерения.

В качестве источника тепла используем печку, которая сделана своими руками. Она напоминает контейнер с вырезанным отверстием для подачи воздуха.

После испытаний были получены различные показания.

  • Источник тепла: печка с прямым пламенем.
  • Нагрузка: 1.2 вольт «D-образной» аккумуляторной батареи.
  • Температура воздуха (это влияет на перепад температур): — 10 градусов Цельсия.
  • Производительность: 2,2-3,2 В;
  • Сила тока: 350-400 мА;
  • Вт: 0.77-1.28 Вт.

Спасибо за внимание.

( Специально для МозгоЧинов #Fire-Power-Electricity-from-heat» target=»_blank»>)

Как сделать термогенератор Пельтье своими руками

Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

Про этот преобразователь я уже писал. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.   

Термогенератор Пельтье своими руками — * Выживание в мало-благоприятных Ситуациях * — LiveJournal

В продолжение темы о самодельных девайсах. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html На этот раз речь пойдёт о темрогенераторе на элементах Пельтье.

Элементы Пельтье это такие небольшие (обычно 4х4 см.) штуковины, состоящие из керамических пластин и биметалла между ними, посредством которого при нагревании одной стороны и охлаждении другой – вырабатывается электрический ток. Или наоборот, подавая ток, нагреваем одну сторону и охлаждаем другую. Данное свойство элементов Пельтье используют при изготовлении переносных холодильников, но меня в первую очередь больше интересует генераторная способность этих устройств.

Действительно, очень удобно. Нагреваешь одну сторону элемента, охлаждаешь другую – и получаешь достаточный ток и напряжение для зарядки, например, сотового или прочих электронных девайсов. А у меня вообще с электричеством напряг, часто не бывает, так что такая штука мне жизненно необходима..Нет, конечно, частично, проблему нехватки электричества могут решить солнечные батареи. Это, на данном этапе, я вообще считаю один из лучших источников альтернативной энергетики. Поэтому у меня есть и солнечная батарея (о которой расскажу позже), небольшой, но достаточной для меня мощности. Выдаёт она где-то 1 – 1,5 ампера при напряжении от 5 до 15 вольт.

Но солнце есть не всегда, поэтому термогенератор оказался нужнее. Да и вне цивилизации он необходим, а также выживальщики, я думаю, такими вещами интересуются.

Для создания термогенератора подойдут не всякие элементы Пельтье, а лишь те, которые держат температуру 300-400 градусов. Конечно, можно изготовить генератор и из обычных элементов, тех, что применяют в холодильниках, но лишь в порядке эксперимента. Ибо, чуть только перегреете – и элемент выйдет из строя. Приобрести высокотемпературные элементы можно у американцев или у китайцев. (Небольшое отступление про китайцев: читая мой блог, может сложиться неверное представлениея, что я плохо отношусь к Китаю или китайцам. Совсем наоборот, Китаем я восхищаюсь, что не мешает мне считать, что это самый вероятный наш противник. Опять же, немцы тоже когда-то были нашим врагом, да и французы, да и кто только не был. И что с того? Будет война – будем ненавидеть, но пока мир – мы друзья. Тем более, что всё в конце концов закончится, как ранее в случае с другими нациями. И таки станут, после всех войн, русские и китайцы – братьями навек. Аминь.)
Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

источник http://www.youtube.com/watch?v=onVj37r0F_4

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

Про этот преобразователь я уже писал. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.

Термогенератор элемент пельтье SP1848-27145 120C 40*40мм

Описание

Термоэлектрический генератор SP1848-27145. Термоэлектрический генератор SP1848-27145 — модуль на эффекте Зеебека для генерации электричества, максимальная мощность 3.4W, максимальное напряжение 4.8V, максимальный ток 669mA, термогенератор электрической энергии Пельтье — Зеебека 9448A. 

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель). Эффект, обратный эффекту Пельтье, называется эффектом Зеебека.

Термогенераторный модуль на эффекте Зеебека. Эффект Зеебека — явление возникновения ЭДС в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах. Эффект Зеебека также иногда называют просто термоэлектрическим эффектом.

Термоэлемент Пельтье – Зеебека, как термоэлектрический генератор. Для получения электричества необходимо одну сторону термоэлемента охладить, а другую нагреть. При разнице температур между холодной и горячей сторонами термоэлемента, возникает разница электрических потенциалов – появляется + и -. Чем больше разница этих температур, тем выше мощность термоэлектрического генератора. Для увеличения выходного напряжения от термоэлемента его можно подключить к повышающему преобразователю напряжения. Термоэлемент Пельтье – Зеебека, как холодильник – нагреватель.

Что бы получить тепло или холод, к выводам термоэлемента необходимо подключить источник электроэнергии: батарейки — элементы питания — аккумуляторы, ветрогенератор — солнечная батарея, механическое зарядное устройство динамо-машина, сетевой блок питания. При протекании электрического тока через термоэлемент, одна сторона будет нагреваться, другая сторона охладиться вплоть до минусовой температуры. Чем больше ток, тем выше разница этих температур, конечно в определенных пределах. При смене полярности питающего напряжения, так же меняются местами горячая и холодная сторона.

Термоэлектрический генератор SP1848-27145 представляет собой керамическую плоскую пластину с размерами 40 на 40 и толщиной 4 мм. Между керамическими пластинами термогенератора расположены последовательно соединенные полупроводниковые элементы n и p типов. Корпус модуля термогенератора герметичен, поверхность керамики отшлифована, тем не менее, применение теплопроводной пасты обязательно. К выводам термоэлемента припаяны черный (-) и красный (+) провода.

Для улучшенного теплообмена на горячей, нагреваемой стороне термоэлектрического генератора SP1848-27145 можно приклеить двухсторонний скотч 3M 9448A. При сборке генератора электроэнергии, модуль SP1848-27145 необходимо расположить таким образом, что бы его сторона покрытая двухсторонним скотчем 3M 9448A нагревалась, а белая, холодная сторона остужалась.

Так же при изготовлении в домашних условиях термоэлектрического генератора SP1848, необходимо нанести теплопроводную пасту на белую, холодную сторону. Модуль термоэлектрического генератора SP1848-27145 используется для сборки своими руками в домашних условиях как стационарных, так и мобильных генераторов электрической энергии. Мобильный элемент для генерации электричества SP1848-27145, позволяет зарядить батарею мобильного устройства в экстренных ситуациях, когда нет доступа к розетке электрической сети.

Максимальное напряжение: DC 4.8V 

Максимальный ток: 669mA

Максимальная производительность: 3.4W

Вид модуля: однокаскадный 

Рабочая температура: 150?

Размеры модуля: 40 x 40 х 4мм

инструкция по изготовлению преобразователя тепловой энергии в электрическую

Количество цифровых гаджетов постоянно увеличивается. К сотовому телефону добавились мобильная радиостанция, GPS-навигатор и фотоаппарат.

Таскать с собой полный котелок запасных аккумуляторов для всей этой электронной братии тяжело, а в холодное время года еще и бессмысленно их емкость и мощность при низких температурах сильно сокращаются.

Поэтому каждый путешественник хотел бы обзавестись устройством, преобразующим в электричество доступную в походе энергию.

Весьма практичными оказались термогенераторы – источники, для работы которых необходимо тепло. На чем основан принцип их работы и как можно сделать термогенераторы электричества своими руками – об этом пойдет речь в этой статье.

Как определить термоЭДС металла?

Термоэлектродвижущая сила возникает в замкнутом контуре при соблюдении двух условий:

  1. Если он состоит хотя бы из двух проводников, изготовленных из различных материалов.
  2. Если все входящие в состав контура разнородные участки имеют различную температуру (хотя бы в области соединения).

В физике данное явление называют эффектом Зеебека.

Величина термоЭДС зависит от вида материалов и разности их температур.

Определяют ее по формуле:

Е = к (Т1 – Т2),

  • Где Т1 и Т2 – температура проводников,
  • К – коэффициент Зеебека.

Наибольшей производительностью обладают контуры, состоящие из разнородных полупроводников (обладающих р- и n-проводимостью). В металлах эффект Зеебека проявляется незначительно, за исключением некоторых переходных металлов и их сплавов, например, палладия (Pd) и серебра (Ag).

Теплообменники широко применяются в быту. Довольно легко можно сделать теплообменник своими руками инструкция по сборке представлена в статье.

Пошаговая инструкция по облицовке камина своими руками представлена тут.

Знаете ли вы, что напряжение всего в 12 Вольт может служить источником тепла? По ссылке https://4air.ru/otopitelnoe-oborudovanie/obogrevateli/12-volt-svoimi-rukami.html инструкция по изготовления обогревателя 12 Вольт своими руками.

Принцип работы

Решать задачу по производству электричества из тепловой энергии приходится, как принято говорить в науке, от обратного. Противоположным эффекту Зеебека является эффект Пельтье, который состоит в изменении температур двух объединенных в замкнутый контур разнородных полупроводников при пропускании через них постоянного тока: один из них нагревается, второй – остывает.

Если направление тока изменить, изменится и направление теплового потока: первый полупроводник будет остывать, а второй – нагреваться. В качестве полупроводников чаще всего применяют твердую смесь кремния с германием и теллурид висмута.

Эффект Пельтье

Эффект, открытый Жаном Пельтье, получил широкое применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности, где требуются холодильные машины, но нет возможности применить компрессорный тепловой насос на фреоне. Поэтому именно его именем назвали выпускаемые для этой цели устройства – элементы Пельтье.

Но если на такой элемент или, как его еще называют, термоэлектрический охладитель оказать воздействие с противоположной стороны, то есть создать на его полупроводниках разность температур, то мы получим эффект Зеебека: элемент Пельтье превратится в источник постоянного тока.

Конструкция термогенератора

Итак, идея термогенератора довольно проста: необходимо взять элемент Пельтье и сильно нагреть одну из его поверхностей. В генераторах заводского изготовления для этого применяются газовые горелки. Но создать такой прибор в домашних условиях довольно сложно – трудно обеспечить стабильное горение пламени в течение длительного времени.

Поэтому народные умельцы отдают предпочтение более простой версии термогенератора, о которой мы сейчас и расскажем.

Изготовление своими руками

Схематично устройство самодельной термоэлектростанции можно представить так:

  1. Элемент Пельтье положим на дно глубокой посудины – миски или кружки.
  2. Далее в эту посудину вставим еще одну: если используются миски, то понадобится такая же, если ваш выбор пал на кружки, то вторая должна быть чуть меньше первой.
  3. К выведенным от элемента Пельтье проводам присоединим преобразователь напряжения.
  4. Внутреннюю посудину заполним снегом или холодной водой, после чего всю конструкцию поставим на огонь.

Через какое-то время снег растает, превратится в воду и закипит. Производительность генератора при этом понизится, но зато турист получит возможность выпить горячего чайку. После чаепития можно будет заправить генератор новой порцией снега.

Чем больше термоэлементов (их еще называют ветвями) будет у приобретенного вами элемента Пельтье, тем лучше. Можно применить прибор марки TEC1-127120-50 их у него 127. Данный элемент рассчитан на токи до 12А.

Порядок работ

Теперь рассмотрим процесс создания самодельного термогенератора в деталях:

  1. Поверхность каждой посудины в месте контакта с элементом Пельтье следует выровнять и зачистить, что обеспечит максимальный теплообмен. Для идеального прилегания можно отполировать донышки смазанным пастой ГОИ куском войлока, закрепленным в шпинделе электродрели.
  2. Присоединяем к контактам элемента Пельтье провода от электроплиты, снабженные термостойкой изоляцией. За неимением таковых можно применить, к примеру, провод МГТФЭ-0,35, обернув его термостойкой тканью.
  3. Смазав дно одной из посудин термопроводящей пастой, например, КПТ-8, укладываем на него элемент Пельтье. Подсоединенные к нему провода следует расположить так, чтобы их концы оказались вне емкости.
  4. Сверху элемент Пельтье снова смазываем термопастой и вставляем в нашу кружку или миску вторую емкость подходящего размера (у кружки нужно будет отрезать ручку).
  5. Пространство между емкостями необходимо заполнить термоустойчивым герметиком (можно купить в автомагазине состав для ремонта выхлопных труб). Он послужит теплоизоляцией между горячей и холодной сторонами генератора и дополнительной защитой для проводов.

Походный генератор электричества

Выступающие концы проводов можно приклеить к бортику кружки матерчатой изолентой.

Изготовление преобразователя

В ходе эксперимента установленный на электроплитку термогенератор при наличии снега во внутренней емкости обеспечил ЭДС в 3В и ток в 1,5А. После превращения снега в воду и ее закипания мощность генератора упала в три раза (напряжение составило 1,2В).

Чтобы использовать такой прибор в качестве зарядного устройства для телефона или другого гаджета, которому требуется стабильное напряжение в 5 В или 6,5 В, его необходимо оснастить преобразователем напряжения.

Рассмотрим два варианта.

Вариант 1

Проще всего применить в качестве преобразователя микросхему КР1446ПН1, снабженную DIP-корпусом.

Производится она в России и ее легко можно найти в магазине радиодеталей или на радиорынке.

Воспользоваться не возбраняется и более мощными аналогами, но все они выпускаются в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа, так что придется помучиться с распайкой.

На вход микросхемы подается напряжение с элемента Пельтье, а сама она включается в режиме «5 Вольт» (штатный). Параллельно с элементом Пельтье на вход преобразователя напряжения следует припаять достаточно мощный шунтирующий диод. Он предотвратит движение тока в обратном направлении, если на генератор будет оказано противоположное температурное воздействие.

К примеру, будучи заполненным горячей водой он может быть по неосторожности установлен на какую-нибудь холодную поверхность.

К выходу преобразователя нужно припаять кабель от старого зарядного устройства, подходящего для нашей модели телефона или фотоаппарата, а также светодиодный индикатор на 5 В.

Недостаток этого варианта: предложенная в качестве преобразователя микросхема ограничивает мощность генератора, поскольку ток на ее выходе не превышает 100 мА. Таким образом, элемент Пельтье используется приблизительно на 20%, чего будет достаточно только для телефонов устаревших моделей.

Чтобы иметь возможность заряжать более мощные устройства, необходимо применить усложненную версию преобразователя напряжения.

Вариант 2

Более мощный преобразователь можно собрать по двухкаскадной схеме с применением пары микросхем MAX 756. Чтобы при отключении потребителя генерируемый ток не пропадал зря, оснастим преобразователь встроенными аккумуляторами. Соединенные последовательно, они включены в нагрузку первого каскада через выключатель, диод и токоограничивающий резистор. Сам каскад настроен на режим выхода «3,3 Вольт».

К выходу каскада №1 подключаем каскад №2, настроенный на режим выхода «5 Вольт». Оба каскада реализованы согласно схеме, приведенной в документации на микросхему MAX 756 (опубликована в Сети). Единственное отличие – цепь обратной связи каскада №2 (между выходом каскада и ногой №6 его микросхемы) дополняется последовательностью из 3-х кремниевых диодов, расположенных анодом к выходу.

Простейший походный термогенератор

Такое усовершенствование позволит получать на холостом ходу напряжение величиной 6,5 В (требуется для зарядки некоторых электронных устройств).

Чтобы упростить схему, можно применить микросхему MAX 757, которая снабжена отдельным выходом обратной связи.

Интерфейс этого преобразователя соответствует типу USB Type A. Но если к нему предполагается подключать USB-устройство, то последовательность диодов из цепи обратной связи 2-го каскада лучше убрать, чтобы выходное напряжение вернулось на уровень 5 В.

Эту версию преобразователя нельзя подключать к портам типа USB-Host.

Вариация на тему…

Элемент Пельтье можно просто прикрепить к колышку, втыкаемому в землю поблизости от костра.

Чтобы создать достаточный температурный градиент, обе его поверхности нужно оснастить ребристыми радиаторами.

На поверхности со стороны пламени радиатор должен иметь увеличенную площадь, а его ребра устанавливаются горизонтально.

На противоположной стороне элемента установлен меньший радиатор, а его оребрение – вертикальное.

Батареи отопления могут устанавливаться по-разному в зависимости от типа отопительной системы однотрубной или двухтрубной. Схемы подключения радиаторов отопления и советы по месту их установке  читайте внимательно.

Как отремонтировать циркуляционный насос своими руками? Основные типы поломок и методы их устранения представлены в этой статье.

инструкция по изготовлению преобразователя тепловой энергии в электрическую

Устройство предназначено для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию. Устройство содержит генератор электрической энергии и нагреваемые элементы, выполненные из магнитно-мягкого материала с пониженной точкой Кюри и являющиеся составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых и среднего стержня с воздушными промежутками, снабженными теплопроводом, подводящим тепло от нагревателя. Нагреваемые элементы сочленены планкой-коромыслом на шарнире, расположенном на среднем стержне, причем при перемене положения планки один из нагреваемых элементов перемыкает один из воздушных промежутков, а в положении, когда нагреваемые элементы не перемыкают воздушные промежутки, они соприкасаются с охладителем. Средний стержень снабжен обмоткой возбуждения, питаемой от источника постоянного тока, а генератор имеет обмотки, расположенные на боковых стержнях. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, повышение КПД и надежности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам, в которых производится прямое преобразование тепловых эффектов в другой вид энергии.

Известно устройство для преобразования тепловой энергии в механическую с использованием эффекта Пельтье (см., например, патент РФ №2298278, МПК Н02В 10/00 «Электрический двигатель», опубл. 27.04.97. в БИ №12).

Недостаток известного устройства заключается в том, что для его осуществления используется сложная система преобразования с большим числом механических элементов, что приводит к низкой его надежности.

Известно также устройство для преобразования тепловой энергии в механическую с использованием эффекта Пельтье, в котором электрическая энергия сначала преобразуется в тепловую с последующим переводом тепловой энергии в механическую (см., например, патент РФ №2302072, МПК Н02В 10/00 «Электрический привод (варианты)», опубл. 27.06.93. в БИ №18).

Известное устройство преобразования характеризуется несколько более простой кинематической схемой и имеет более высокую надежность.

Однако известному устройству свойственны недостатки, которые заключаются в двойном преобразовании энергии, что понижает КПД системы в целом. Кроме того, в известном устройстве не предусмотрена возможность преобразования тепловой энергии в электрическую.

Задачей изобретения является создание устройства прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию при минимальном количестве промежуточных и механических звеньев.

Дополнительно решается задача по повышению КПД преобразования.

Указанная задача решается за счет того, что в устройстве для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию, содержащем нагреваемые элементы и генератор электрической энергии, согласно изобретению нагреваемые элементы выполнены из магнитно-мягкого материала с пониженной точкой Кюри, обладающего теплотой фазового перехода второго рода и теряющего свои магнитные свойства при нагревании, указанные нагревательные элементы являются составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых и среднего стержня, боковые стержни выполнены в виде двух элементов, разделенных между собой воздушными промежутками, расположенными симметрично с двух сторон по отношению к среднему стержню и примыкающими к нему, нагреваемые элементы сочленены между собой жесткой планкой, установленной в виде коромысла на выступающем шарнире, расположенном на оси симметрии на краю среднего стержня так, что при переходе планки из одного положения в другое один из нагреваемых элементов перемыкает один из воздушных промежутков того или иного бокового стрежня, воздушные промежутки снабжены теплопроводом, подводящим тепло от нагревателя, а в положении, когда нагреваемые элементы не перемыкают воздушные промежутки, они соприкасаются с охладителем, причем средний стержень снабжен обмоткой возбуждения, питаемой от источника постоянного тока, а генератор электрической энергии выполнен в виде генерирующих обмоток, расположенных на боковых стержнях.

В варианте технического решения края воздушных промежутков содержат по два параллельных выступа, а нагреваемые элементы перемыкают ту или иную пару выступов.

В варианте технического решения жесткая планка выполнена из материала, обладающего пружинящими свойствами.

Наличие нагреваемых элементов, состоящих из магнитно-мягкого материала с пониженной точкой Кюри, обладающего теплотой фазового перехода второго рода, в которых материал теряет свои магнитные свойства, и являющихся составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых и среднего стержней, в которых боковые стержни имеют воздушные промежутки, расположенные симметрично с двух сторон по отношению к среднему стержню, а нагреваемые элементы сочленены между собой жесткой планкой, установленной в виде коромысла на выступающем шарнире так, что при переходе планки из одного положения в другое, поочередно, один из нагреваемых элементов перемыкает один из воздушных промежутков того или иного бокового стержня, позволяет формировать генератор, преобразующий тепловую энергию в электрическую.

Применение теплопровода, подводящего тепло от нагревателя, к нагреваемым элементам, когда они примыкают к воздушным промежуткам боковых стержней и наличие охладителя, воздействующего на нагревательные элементы, когда они находятся вне зоны воздушных промежутков, позволяет повысить производительность устройства за счет интенсификации процессов нагрева и охлаждения.

Наличие обмотки возбуждения, расположенной на среднем стержне и выполнение генератора электрической энергии в виде генерирующих обмоток, расположенных на боковых стержнях, позволяет вырабатывать электрическую энергию без использования вращающихся частей и при минимальном количестве подвижных элементов.

Параллельные выступы, находящиеся на боковых стрежнях в зоне воздушных промежутков, позволяют выделить зону нагрева, что снижает общий нагрев всей магнитной системы и ускоряет процесс подвода тепла к нагреваемым элементам.

Выполнение жесткой планки, соединяющей нагревательные элементы, из материала, обладающего пружинящими свойствами, дает возможность снизить пульсации тока в намагничивающей обмотке, расположенной на среднем стержне.

Изобретение иллюстрируется 4 чертежами.

На фиг.1 представлена принципиальная конструкция устройства.

На фиг.2 показан фрагмент конструкции с теплопроводом, подводящим тепло к подвижному элементу, примыкающему к зазорам снизу.

На фиг.3 изображен фрагмент конструкции с боковыми выступами, расположенными в области зазоров с нагреваемыми элементами.

На фиг.4 нарисована часть конструкции, вид со стороны подвижных нагреваемых элементов.

Устройство для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию выполнено следующим образом. Нагреваемые элементы 1, 2 (фиг.1) состоят из магнитно-мягкого материала, обладающего теплотой фазового перехода второго рода, в которых материал теряет свои магнитные свойства, с пониженной точкой Кюри. При этом они и являются составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых стрежней 3, 4 и среднего стержня 5. Средний стержень 5 снабжен обмоткой возбуждения 6, питаемой от источника постоянного тока (не показан). В свою очередь боковые стержни снабжены генерирующими обмотками соответственно 7 и 8, на выходе которых установлены выпрямители (не обозначены). В боковом стержне 3, в области, примыкающей к среднему стержню 5, выполнен воздушный промежуток 9. В то же время в боковом стрежне 4, в области, примыкающей к среднему стержню, выполнен воздушный промежуток 10. В свою очередь нагреваемые элементы 1 и 2 сочленены между собой жесткой планкой 11, выполненной в виде коромысла. Средняя точка планки установлена на выступающем шарнире 12, основание которого расположено по оси симметрии магнитной цепи и приходится на нижнюю часть среднего стержня 5 между воздушными промежутками 9 и 10. Края воздушных промежутков содержат по два параллельных выступа соответственно 13 и 14, а нагреваемые элементы 1 и 2 перемыкают ту или иную пару выступов. В нижней части устройства расположен охладитель 15, установленный таким образом, что когда один из нагревательных элементов находится вне пределов воздушного промежутка, этот элемент входит в соприкосновение с охладителем. Области промежутков снабжены теплопроводом 16 (фиг.2), подводящим тепло от нагревателя 16″.

Выступы 13 (14) могут располагаться с боковой стороны по отношению к боковым стержням 3 (4) (фиг.3).

Дополнительное представление о расположении нагревательных элементов по отношению к боковым стрежням дает фиг.4, на которой имеется вид со стороны подвижных нагреваемых элементов 1 и 2.

Устройство для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию действует следующим образом. При подаче питания на обмотку возбуждения 6 в магнитопроводе возникает магнитный поток, который распространяется по боковым стержням 3 и 4. Один из подвижных элементов, находящийся ближе к своему зазору, притянется к боковому стержню, замкнув при этом соответствующий зазор. Допустим это, как показано на фиг.1, подвижный элемент 1 замыкает зазор 9. При этом подвижный элемент 2 остается в зоне действия намагничивающей силы, создаваемой боковым стержнем 4. Одновременно элемент 2 будет соприкасаться с охладителем 15. Магнитный поток в боковом стержне 3 возрастает, а элемент 1 попадает в зону действия теплопровода 16, подводящего тепло от нагревателя 16″. Нагреваемый элемент 1 подвергается нагреву от нагревателя до температуры, при которой он теряет свои магнитные свойства, и к зазору 10 притянется подвижный элемент 2, замыкая при этом магнитную цепь бокового стержня 4. Магнитное поле в боковом стержне 4 возрастает, а в боковом стержне 3 наоборот падает. Теперь в зоне нагрева находится элемент 2, а в зоне охлаждения элемент 1. В результате происходит потеря магнитных свойств в элементе 2 и восстановление этих свойств в элементе 1. Далее процесс повторяется. В результате в боковых стержнях поочередно будет периодически увеличиваться или уменьшаться магнитный поток и по закону электромагнитной индукции, определяемой формулой

где w — число витков обмотки 7 или 8, dФ/dt — изменение магнитного потока. Полученная таким образом эдс выпрямляется в выпрямителях и используется как источник электрической энергии. Ток от выпрямителей может подводиться к обмотке возбуждения 6, формируя, таким образом, систему самовозбуждения.

Параллельные выступы 13, 14, находящиеся на боковых стрежнях в зоне воздушных промежутков, позволяют выделить зону нагрева, что снижает общий нагрев магнитной системы и ускоряет процесс подвода тепла к нагреваемым элементам.

Выполнение жесткой планки 11, соединяющей нагревательные элементы, из материала с пружинящими свойствами дает возможность снизить пульсации тока в обмотке 6, расположенной на среднем стержне 5.

Как видно из описания, предлагаемое устройство прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию функционирует при минимальном количестве промежуточных и механических звеньев в автоматическом режиме и генерируемая мощность будет зависеть только от скорости подачи тепла и охлаждения, что способствует высокому КПД системы и высокой ее надежности.

Предлагаемое изобретение может найти широкое применение для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию в устройствах, в которых происходят циклические процессы с нагревом и охлаждением.

1. Устройство для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию, содержащее нагреваемые элементы и генератор электрической энергии, отличающееся тем, что нагреваемые элементы выполнены из магнитно-мягкого материала с пониженной точкой Кюри, обладающего теплотой фазового перехода второго рода и теряющего свои магнитные свойства при нагревании, указанные нагревательные элементы являются составной частью Ф-образной магнитной цепи, состоящей из двух боковых и среднего стержня, боковые стержни выполнены в виде двух элементов, разделенных между собой воздушными промежутками, расположенными симметрично с двух сторон по отношению к среднему стержню и примыкающими к нему, нагреваемые элементы сочленены между собой жесткой планкой, установленной в виде коромысла на выступающем шарнире, расположенном на оси симметрии на краю среднего стержня так, что при переходе планки из одного положения в другое один из нагреваемых элементов перемыкает один из воздушных промежутков того или иного бокового стрежня, воздушные промежутки снабжены теплопроводом, подводящим тепло от нагревателя, а в положении, когда нагреваемые элементы не перемыкают воздушные промежутки, они соприкасаются с охладителем, причем средний стержень снабжен обмоткой возбуждения, питаемой от источника постоянного тока, а генератор электрической энергии выполнен в виде генерирующих обмоток, расположенных на боковых стержнях.

2. Устройство для преобразования тепловой энергии по п.1, отличающееся тем, что края воздушных промежутков содержат по два параллельных выступа, а нагреваемые элементы перемыкают ту или иную пару выступов.

3. Устройство для преобразования тепловой энергии по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что жесткая планка выполнена из пружинящего материала.

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве привода для перемещения рабочих органов исполнительных механизмов, применяемых в точном машиностроении, приборостроении, робототехнике, в частности может быть использовано для создания сервомеханизмов различного назначения.

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет генерировать электрическую энергию за счет модуляции теплового потока, проходящего через электрический конденсатор с температурно-зависимой емкостью, используя разницу температур в окружающей среде

Изобретение относится к области электротехники и физики магнетизма и может быть использовано при построении модулей стационарных или мобильных энергетических устройств, использующих прямое преобразование тепловой энергии окружающей среды

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для преобразования тепловой энергии окружающей среды в механическую энергию вращения кольца. В прозрачную цилиндрическую вакуумную колбу помещено вращающееся кольцо с осью вращения, край которого размещен в зазорах постоянных магнитов подковообразной формы, эквидистантно расположенных вокруг него. На колбе закреплены элементы магнитного подвеса вращающегося кольца, ротор первичного раскручивания оси вращения и съемный узел, создающий вращающееся магнитное поле. Кольцо выполнено из смеси парамагнитного и диамагнитного вещества с такими концентрациями x1 и x2 этих ингредиентов, что выполнены условия x1X1-x2|X2|→0, x1+x2=1, где X1 и Х2 — магнитные восприимчивости соответственно парамагнитного и диамагнитного веществ смеси, в течение времени пребывания любого дифференциального объема смеси dv=Sdx, где S — поперечное сечение кольца, охваченного магнитным зазором, dx — дифференциальный слой кольца вдоль направления движения смеси в магнитном зазоре по оси х, равного Δt=L/ωR, где L — длина магнитного зазора вдоль оси х, ω — угловая скорость вращения кольца (диска), R — радиус кольца (диска), а также условие, что постоянная магнитной вязкости парамагнитного вещества т1 в пять и более раз меньше постоянной магнитной вязкости диамагнитного вещества т2. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к физике, к прямому преобразованию энергии излучения радиоактивных изотопов и отходов ядерных реакторов в механическую энергию вращения и может быть использовано в качестве силового привода различных механизмов. Технический результат состоит в повышении эффективности охлаждения и упрощении эксплуатации путем и исключения необходимости в динамической балансировке и осуществления теплопередачи и нагрузки за пределами действия радиации. Радиационно-магнитный двигатель содержит радиационно-защитный статор с постоянным магнитом, средства отвода тепла охлаждающей жидкостью. Система изменения магнитных свойств ротора выполнена в виде двух полуцилиндров на общей оси, один из которых прозрачен для радиоактивного излучения от источника, расположенного в центре полуцилиндров, а другой является его экраном. Ферромагнитный ротор из радиационно-чувствительного материала выполнен в виде неподвижного трубчатого змеевика, плотно сопряженного с внутренней поверхностью статора и заполненного охлаждающей магнитной жидкостью в виде суспензии радиационно-чувствительных частиц редкоземельных ферромагнетиков и радиационно-стойкого жидкого теплоносителя, который непосредственно сообщается с закрытым гидроприводом, включающим гидроаккумулятор, радиатор охлаждения и лопастную турбину либо объемный гидродвигатель, кинематически связанные с полезной механической нагрузкой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к электростанциям, работающим на базе глубинного тепла Земли. Петротермальная электростанция содержит скважину, пробуренную до глубины с температурой забоя не менее 600°С, теплоотборную систему, расположенную в скважине, содержащую паровой котел, два присоединенных к нему трубопровода, каждый из которых состоит из отдельных частей, причем части трубопровода для нагнетания воды соединены с частями паропровода для отвода пара жесткими перемычками с образованием секций, при этом часть скважины в зоне расположения парового котла с захватом зоны его разогрева, заполнена водонепроницаемым материалом, остальная часть скважины заполнена породой, поднятой на поверхность при бурении скважины с соблюдением порядка ее расположения в земной коре в месте бурения. Устройство монтажа теплоотборной системы петротермальной электростанции включает монтажную вышку с гидроподъемником, монтажный стол, выполненный в виде сварочного стола, раздвижным, с выемками, образующими в центре стола при соединении этих частей проем с возможностью продвижения через него в скважину секций теплоотборного устройства. Обеспечивает надежную работу петротермальной электростанции, повышение мощности. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к электротехнике, к системам автоматической стабилизации напряжения постоянного тока, вырабатываемого непосредственным преобразованием тепловой энергии внешней среды, например водных бассейнов, и может быть использовано в экологически чистой электроэнергетике. Технический результат состоит в стабилизации напряжения постоянного тока при вариации внешней нагрузки и увеличении срока действия и надежности. Устройство автоматического управления электрогенератором содержит ферромагнитное кольцо, механически связанное с осью вращения через траверсы, одна часть которого совмещена с насыщающим магнитным полем сильного постоянного магнита, а другая связана с тепловыделяющей средой. Фильтр нижних частот, или интегратор, последовательно соединен с блоком управления подмагничиванием, выход которого соединен с катушкой подмагничивания. Магнитный зазор сильного постоянного магнита выполнен из двух частей, первая из которых образует однородное магнитное поле с напряженностью, обеспечивающей на длине L этой части зазора доведение магнитной восприимчивости ферромагнетика до максимального значения, а вторая длиной L снабжена катушкой подмагничивания и образует насыщающее магнитное поле в начале этой части зазора и далее в направлении движения ферромагнитного кольца линейно возрастающее по напряженности магнитное поле к концу зазора. Ось вращения механически связана с измерителем частоты вращения оси и бесколлекторным генератором постоянного тока, подключенным к нагрузке и включающем раздельные рабочую обмотку и обмотку подмагничивания. Рабочая обмотка подключена к аккумуляторной батарее, к внешней нагрузке, к источнику опорного напряжения, к блоку управления подмагничиванием и к первому входу устройства сравнения. Обмотка подмагничивания подключена к аккумуляторной батарее через переключатель перемены полярности постоянного тока. Выход источника опорного напряжения подключен ко второму входу устройства сравнения, выход которого соединен с управляющим входом блока управления подмагничиванием через фильтр нижних частот. 10 ил.

Изобретение относится к электрическим термомагнитным приборам на твердом теле, предназначенным для генерации электрической энергии путем ее непосредственного преобразования из тепловой энергии, и может быть использовано в качестве источника питания электрооборудования. Технический результат: повышение эффективности процесса преобразования тепловой энергии в электрическую. Сущность: способ заключается в том, что преобразование тепловой энергии в электрическую осуществляют путем периодического изменения состояния намагниченности распложенного в зазоре магнитопровода термочувствительного ферромагнитного элемента, нагретого до соответствующей ферромагнитному материалу температуры Кюри, находящегося в фазе парапроцесса. Изменение намагниченности термочувствительного ферромагнитного элемента осуществляют путем циклического изменения тока подмагничивания. Устройство содержит магнитопровод 1 с источником магнитного поля 2, в зазоре которого расположен термочувствительный ферромагнитный элемент 3, нагреватель 4, выходную обмотку 5, входную обмотку 6, размещенные на магнитопроводе, термоизолятор 7, генератор-возбудитель 8, подключенный к входной обмотке 6, и накопитель электрической энергии 9, подключенный к выходной обмотке 5. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к физике магнетизма и электронике, к системам, вырабатывающим переменный ток непосредственным преобразованием тепловой энергии внешней среды, например водных бассейнов. Технический результат состоит в стабилизации частоты вырабатываемого переменного тока, повышении надежности. Генератор переменного тока содержит механически связанное с осью вращения через траверсы ферромагнитное кольцо, часть совмещена с насыщающим магнитным полем сильного постоянного магнита, а другая — связана с тепловыделяющей средой, например очищенной водой, забираемой из соответствующего водного бассейна. Управляемый источник тока подмагничивания выходом соединен с катушкой подмагничивания. Магнитный зазор сильного постоянного магнита выполнен из двух частей, первая из которых образует однородное магнитное поле с напряженностью H*, обеспечивающей на длине L этой части доведение магнитной восприимчивости ферромагнетика до максимального значения, а вторая длиной L — образует насыщающее магнитное поле в начале этой части магнитного зазора и далее в направлении движения ферромагнитного кольца, линейно возрастающее по напряженности магнитное поле к концу магнитного зазора. На ферромагнитное кольцо намотана катушка из проводника, связанная с аккумуляторной батареей через установленные на его оси кольцевые скользящие контакты и силовой диод в цепи заряда аккумуляторной батареи, питающей управляемый источник тока подмагничивания. 6 ил.

Изобретение относится к электрическим машинам, в которых производится прямое преобразование тепловых эффектов в другой вид энергии

Глава 14 Преобразователи тепловой энергии

Мы говорили про «океан энергии», окружающей нас. Этот океан энергии – эфир, явление поляризации которого нам известно, как электрическое поле. Вихревые явления в эфире мы воспринимаем, как магнитные поля. Мы показали в предыдущей главе методы использования электрических и магнитных явлений для создания источников энергии.

В Природе есть прекрасные образцы подобия, например, орбиты планет и орбиты электронов. Конечно, все намного сложнее, но для понимания сути вещей надо находить малое в большом, и видеть обратные соответствия. Эфирные явления, в том числе продольные волны в эфирной среде, легко анализируются по методу подобия с процессами в воздушной среде. Такие методы получения энергии, как использование тепловых движений молекул воздуха, позволяют понять и методы использования тепловой энергии эфира, поскольку температура эфира задает температуру воздуха. Рассмотрим тему подробнее.

Тепловая энергия воздуха есть один из вариантов рассеянного (низкопотенциального) тепла окружающей среды. Кроме воздуха, этот вид энергии содержится в воде, а также в земле (геотермальные источники). Преобразование этого вида энергии в полезную работу наиболее адекватно воспринимается при обсуждении различных конструкций источников энергии, не требующих топлива, так как нам понятен первичный источник. Существуют как механические, так и электронные устройства, способные работать в автономном режиме за счет преобразования тепла среды. Ранее, данную возможность теоретики отрицали, требуя наличия двух источников температуры для совершения полезной работы. Мы такие традиционные способы тоже рассматриваем. Это обычные тепловые насосы. Кроме этого, покажем несколько способов непосредственного отбора тепловой энергии у среды, а именно, использование и преобразование кинетической энергии движения молекул воздуха. Способы различные, как механические, так и современные технологии с использованием электромагнитных явлений и специальных материалов.

Конверсией тепловой энергии окружающей среды, в России, активно занимались П.К. Ощепков, А.Ф. Охатрин, Е.Г.Опарин и другие исследователи. Павел Кондратьевич Ощепков известен, как основатель российской радиолокации. В 1967 году Ощепков создал Общественный институт по проблеме энергетической инверсии, в Москве, при Комитете по рациональному использованию материальных ресурсов.

Ощепков писал: «Едва ли не самой дерзновенной мечтой человечества является овладение процессами естественного круговорота энергии в природе. Энергия также неуничтожима, как и несотворима, поэтому совершенно естественно, что процессы рассеяния энергии и процессы ее сосредоточения существуют в единстве. Есть люди, которые утверждают, что эта идея противоречит закону термодинамики. Это неверно. Второй закон термодинамики, оправдавший себя в тысячах и тысячах случаев, указывающий путь при решении многих научных и технических задач, – безусловно правильный закон для любой замкнутой системы. Оспаривать справедливость его для этих систем просто бессмысленно. Но в реальном мире абсолютно замкнутых систем нет. Мир бесконечен во времени и пространстве, и взаимодействие между материальными субстанциями происходит по более сложным законам, чем второе начало термодинамики. Открыть эти законы суждено науке грядущего. Использование процесса естественного круговорота энергии в природе на благо человечества не несет с собой угрозы перегрева поверхности Земли, так как оно не может изменить теплового баланса нашей планеты. Оно свободно и от радиоактивной опасности, от загрязнения атмосферы продуктами сгорания. Оно несет с собой несравнимое ни с чем изобилие энергии, составляющей главную основу жизни… Необходимость решения проблемы использования процессов естественного круговорота энергии в природе – это веление нашего времени».

Ощепков ввел термин «кэссор», обозначающий концентратор энергии окружающей среды. В литературе по данной теме, встречается сочетание «С-кэссор», обозначающее конденсаторный (емкостной) преобразователь тепловой энергии среды в электроэнергию.

Задачи, которые ставил Ощепков, выходят за рамки обычных тепловых насосов. «Энергетика будущего, на мой взгляд, это энергетика электронная. Она должна решить самую важную задачу – не просто брать тепло из окружающего пространства, но преобразовывать его в электроэнергию. В этом я вижу величайшую научнотехническую проблему современности. Научная и инженерно-конструкторская мысль ищут пути для ее решения». Сотрудники института Ощепкова, создали теорию, и выполнили расчеты по конструированию электронных установок для получения электрического тока в результате преобразования энергии окружающей среды. Созданы и работают несколько экспериментальных электронных установок, преобразующих энергию окружающей среды непосредственно в электрический ток. В специально созданных схемах из резисторов и особым образом обработанных полупроводниковых диодов (в них создан «грубый паллиатив» потенциального барьера) удалось создать устройство, в котором генерируется напряжение величиною более десяти вольт.

Ощепков писал: «На алтарь затратной экономики министерства и ведомства долгие годы приносили и продолжают приносить невосполнимые природные богатства – уголь, нефть, газ. Мало того, что их запасы на глазах истощаются, они и превосходное ценное сырье для химической промышленности. Их сжигают в топках электростанций, загрязняя атмосферу, что может вызвать, в конце концов, катастрофический «парниковый эффект», который с точки зрения опасности для человечества ученые ставят в один ряд с термоядерной катастрофой. Есть еще один парадокс традиционной технологии в энергетике – огромная энергия сначала производится в одном месте, а затем ее по дорогостоящим и не всегда надежным линиям электропередачи транспортируют нередко за тысячи километров к потребителю. Если это квартира, то… к лампочке. Не слишком ли сложно и расточительно? Все можно организовать иначе, проще, дешевле, надежнее, эффективнее. Пусть мощные энергосистемы обеспечивают электроэнергией крупные заводы и производства. Массового же потребителя, особенно в сельской местности Севера России и Сибири, можно снабдить мини-установками, преобразующими энергию среды в электричество мощностью один-два киловатта. Этого достаточно, чтобы обеспечить одну квартиру энергией для освещения, отопления и прочих нужд. Размер одной такой установки – не более настольной лампы. Если человечество хочет жить в гармонии с окружающей средой, оно должно сделать все, чтобы научиться получать энергию, не нарушая экологического равновесия в природе». Эти слова Профессора Ощепкова актуальны и сегодня, в 2012 году.

В журнале Техника Молодежи, № 11, 1983 год, была рассмотрена классификация основных методов инверсии тепловой энергии среды. Мы возьмем ее за основу, но дополним новыми методами.

Фотоинверсия. Известны свойства некоторых веществ (люминофоров) переизлучать падающий на них свет, но с иной, увеличенной длиной волны (так называемая «стоксова люминесценция»). Позднее были обнаружены случаи уменьшения длины волны переизлученного света, то есть увеличения энергии квантов (это так называемая «антистоксова люминесценция»). Прибавка к энергии квантов происходит здесь за счет трансформации собственной тепловой энергии люминофора в энергию люминесцентного излучения. Из-за отбора тепловой энергии люминофор охлаждается, и понижение его температуры компенсируется притоком теплоты из окружающей среды. Следовательно, энергетическая прибавка в люминесцентном излучении происходит, в конечном счете, путем концентрации тепловой энергии окружающей среды, и эта прибавка может быть очень значительной. Теоретически она может достигать 160 %, то есть люминофор может выдавать энергии на 60 % больше, чем получает ее в виде облучения. В настоящее время ведутся интенсивные работы по практическому применению этого эффекта (охлаждение объектов, люминесцентные мазеры, люминесцентное фотоумножение и прочее.).

Химическая инверсия. Энергетически открытые каталитические системы обладают способностью накапливать энергию, и существовать в неравновесном термодинамическом состоянии. Этот процесс возможен, благодаря сочетанию экзотермической реакции, протекающей на катализаторе, с эндотермической реакцией (охлаждения) катализатора. Эти, способные к самоподдержанию (и самовосстановлению) реакции, реализующиеся на поглощении рассеянной теплоты среды, открывают перспективы создания новых технологических процессов.

Существуют гальванические элементы, работающие на эндотермических реакциях. Энергия для протекания этих реакций отбирается от кристаллической решетки конструкции, в силу чего корпус элемента охлаждается (покрывается изморозью) и к нему непрерывно стекает (концентрируется) тепловая энергия окружающей среды. Следовательно, электрическая энергия в таком химическим источнике энергии, частично, обусловлена поглощением энергии окружающей среды.

Механоинверсия. Существуют различные способы использования кинетической энергии молекул воздуха. Эти устройства могут быть пассивные или активные, то есть струйные и потоковые технологии.

Гравинверсия. Поскольку гравитационное поле делает среду неоднородной, то это должно вносить «искажения» в термодинамический процесс выравнивания состояний, характеризуемый показателем возрастания энтропии.

Это обстоятельство отмечали еще Максвелл и Циолковский, которые высказали идею о том, что в атмосфере, под воздействием гравитационного поля, должен возникать вертикальный градиент температур. Циолковский предсказал, что указанный градиент должен зависеть от молекулярного состава газа.

Современная теория таких генераторов энергии подробно разработана Профессором В. Ф. Яковлевым, который рассчитал зависимость градиента температур от молекулярного состава газа. На основе этого эффекта им, совместно с Е. Г. Опариным, предложена идея принципиально нового генератора энергии, состоящего из двух труб, наполненных разными газами. рис. 205.

Рис. 205. Гравитационная инверсия тепловой энергии в схеме Яковлева – Опарина

Из схемы очевидно, что температура газов в двух трубках, в верхней части будет существенно отличаться друг от друга, и это можно использовать для получения энергии, к примеру, с помощью термоэлементов.

Термоинверсия. Рассмотрим поршневой двигатель, работающий на впрыскивании в камеру с цилиндром негорючего сжиженного газа (азот, гелий). Давление образующегося газа будет двигать поршень, при этом цилиндр будет охлаждаться, так как газ расширяется, а к нему устремится поток тепловой энергии из окружающей среды. Работа такого двигателя, в сумме, будет складываться не только из работы расширяющихся газов, но также и будет некоторая прибавка за счет использования тепловой энергии окружающей среды.

Электроинверсия. В данной области исследований, большие надежды П.К.Ощепкова были связаны с полупроводниковыми преобразователями тепла в электроэнергию. Существуют и другие методы. Николай Емельянович Заев запатентовал способ концентрации энергии окружающей среды путем использования свойств нелинейного конденсатора и нелинейного ферромагнетика. Мы рассмотрим их позже подробнее.

Покажем некоторые технологии и идеи по данной теме. Важное изобретение в области механической инверсии тепловой энергии, сделал автор из Санкт-Петербурга, Михаил Порфирьевич Бешок ([email protected]). Его статья «Энергия воздуха» опубликована в журнале «Новая Энергетика» № 1, 2003 год. В декабре 2010 мы общались по телефону, и он согласился открыто представить свою идею читателям данной книги. Суть его изобретения заключается в следующем: на поверхности пластины создается рельеф с размерами, порядка 1-10 длин свободного пробега молекулы воздуха (это размеры порядка элементов современных микросхем, около 500-50 нанометров). Другая сторона пластины имеет ровную поверхность, рис. 206. Цитирую Михаила Порфирьевича:

Рис. 206. Метод создания градиента давления воздуха

«Как известно из молекулярно-кинетической теории газов, молекулы воздуха хаотически (вне зависимости от скорости потока воздуха) движутся со скоростью 500 метров в секунду, при обычных условиях атмосферного давления и комнатной температуры. Масса одного кубического метра воздуха составляет более 1 кг. Нетрудно подсчитать, что в атмосфере содержится огромное количество энергии, ее можно было бы направить «на работу в турбину», но движение молекул воздуха хаотично, и принято считать, что энергия в такой среде может только поглощаться и рассеиваться, и процесс этот, якобы, необратимый. Действительно, в привычных мерках пространства и времени, молекулы движутся совершенно беспорядочно, количество их огромно, и процесс, сопровождающийся увеличением энтропии, в этом случае наиболее вероятен. Между тем, движение молекулы на участке «свободного пробега», в промежутке времени между столкновениями предстает как упорядоченное, линейное и предсказуемое. Среднее расстояние, которое преодолевает молекула за это время, составляет десятки нанометров.»

Отметим, что появившиеся в последние годы нанотехнологии позволяют конструировать требуемые элементы преобразователя энергии, имеющие микрорельеф, используя, например, нанотрубки. Микрорельеф порядка 100 нм – это несложная техническая задача и для изготовителя микросхем.

Далее, Михаил Порфирьевич рассматривает два случая, первый: пластину, обе стороны которой представляют собой абсолютно ровные поверхности и имеют площади S1 и S2 (рис. 206 слева наверху). В таком случае, на обе стороны пластины действуют силы, нормально направленные к пластине и численно равные суммарным импульсам. Эти импульсы передаются каждой из сторон ударяющимися молекулами воздуха. Так как суммарные импульсы пропорциональны площадям сторон, a они равны, то и силы равны. При такой ситуации нет разницы сил давления на пластину с двух сторон.

Другой вариант: предположим, что одна сторона пластины покрыта каким-либо рельефом, например, выполнена рельефной, рис. 206, внизу. При достаточно малых размерах рельефа поверхности, когда расстояние d меньше чем средняя длина свободного пробега молекулы, появляется фактор, нарушающий установленный выше баланс сил. Нормальное атмосферное давление равно примерно 1 кг на 1 квадратный сантиметр, и разница давлений в один процент уже довольно значительна. Предварительные, весьма приблизительные расчеты показывают, что разница давлений может составлять десятки процентов, то есть силу на уровне 100–400 грамм на 1 квадратный сантиметр. Разместив такие пластины на роторе, мы можем получить постоянное вращение ротора электрогенератора под нагрузкой.

Должен отметить, что в моем понимании, суть данной концепции не в том, чтобы создать разную площадь S1 и S2. Тема относится к конструированию такого нанорельефа поверхностей, который позволит создавать разное давление окружающей среды на пластину материала, одна сторона которой имеет микрорельеф. Этого результата можно добиться разными способами. Например, если хаотическое движение молекул окружающей среды, благодаря нанорельефу, становится упорядоченным, то изменяется относительная скорость молекул среды и пластины, с той ее стороны, где сделан микрорельеф. В таком случае, обеспечивается подъемная сила, но в отличие от известного эффекта Жуковского – Чаплыгина, сила действует на неподвижное «нанокрыло», находящееся в неподвижной среде, молекулы которой движутся.

Итак, задача решается либо путем частичного отбора кинетической энергии частиц окружающей среды, либо путем частичного упорядочивания их хаотического теплового движения. При охлаждении среды, возможен эффект появления тумана, конденсации атмосферных паров воды. В связи с этим, имеется интересная смысловая аналогия: мы говорим «парит», «парящий в высоте» о чем-то летающем в воздухе на одном месте. Возможно, это древнее слово отражает смысл забытых нами технологий.

Частичный отбор энергии у частиц, должен сопровождаться нагреванием наноэлементов, например, нановолосы будут нагреваться за счет их деформаций. Упорядочивание, то есть, ламинаризацию, мы уже ранее рассматривали в главе про молекулярный двигатель. Данный метод может быть разделен на два способа: создание за счет рельефа преимущественного вектора движения частиц вдоль поверхности пластины или перпендикулярно пластине. Соответственно, давление среды на пластину со стороны рельефа либо уменьшается, либо увеличивается.

Предлагаемый материал назван САМ – силовой активный материал, или САНМ – силовой активный наноматериал, поскольку его функции состоят в создании активной силы, действующей на пластину за счет разного давления окружающей среды на разные стороны пластины. Сила называется «активной» поскольку она не требует реактивного отброса массы. Мы решаем задачу создания движущей силы противоположным методом. В реактивных движителях рабочая масса получает импульс, и отбрасывается от движителя, сообщая ему соответствующий импульс. В активном движителе все наоборот: движитель получает импульс, равный импульсу, отбираемому от молекул окружающей среды. Закон сохранения импульса, при взаимодействии движителя и рабочей массы, разумеется, строго выполняется. Окружающая среда, при этом, охлаждается.

Эффект «нанокрыла» создает не только активную силу, но и соответствующие изменения в окружающей среде, в частности, ее охлаждение. Это обусловлено тем, что создаваемый макроимпульс пластины должен быть эквивалентен потере величины микроимпульсов частиц среды. В связи с этим, САМ – технология открывает качественно новые перспективы в автономной энергетике. Применение нанотрубок для развития данной концепции представляется наиболее перспективным, хотя и другие способы получения микрорельефа, включая бионанотехнологии, могут найти практическое применение.

Данный проект находится в стадии формирования новой компании, приглашаются инвесторы и специалисты в области нанотехнологий. Обращайтесь к автору книги.

В работе Михаила Порфирьевича, есть важное замечание о необходимости упругого столкновения с поверхностью пластины. Это обязательное условия передачи импульса. При рассмотрении его конструкции, мной было предложена аналогичная версия, но более простая, без микрорельефа. Предлагаемый метод показан на рис. 207. Пластина, одна сторона которой выполнена из материала, обладающего упругими свойствами при взаимодействии с молекулами воздуха, а другая сторона пластины покрыта материалом, который поглощает импульс удара молекул воздуха, деформируется, и частично, преобразует импульс в тепловую энергию. Благодаря разнице в модуле суммарного импульса слева и справа, пластина получит импульс движущей силы в сторону ее неупругой поверхности. В данной конструкции, неупругая поверхность пластины всегда будет теплее упругой поверхности. Тепло необходимо отводить во внешнюю среду, при большой мощности конструкции.

Рис. 207. Метод создания градиента давления воздуха

Механические приводы, сконструированные по данной технологии, могут использоваться не только в энергетике для создания крутящего момента, но также на транспорте, для создания подъемной и движущей силы любой величины, без затрат топлива.

Расчет силы, при 10 % асимметрии атмосферного давления на силовой активный материал (САМ) с разных сторон, дает величины силы около 1 тонны на 1 квадратный метр.

Пакет таких 100 пластин, каждая толщиной 5 мм, с зазором 5 мм, займет объем в один кубометр, и сможет поднять в воздух 100 тонн.

В связи с этим, можно вспомнить идеи Максвелла о возможности создания некоего механизма, разделяющего молекулы газа на медленные «холодные» и быстрые «горячие». Такой механизм и есть специальный рельеф, позволяющий без затрат получать градиент температуры.

Отметим, что данный принцип был мной показан, в том числе экспериментально, на конференции «Новые идеи в естествознании», 1996 год, Санкт-Петербург, доклад «Концепция гравитации», и позднее, в 1998 году, на конференции «Пространство, время и гравитация», Петергоф, Университет, Сборник Докладов, часть 1, 1999 год. В сокращенном виде, статья по данной теме была опубликована в американском журнале ELECTRIC SPACECRAFT, № 27, 1997 год.

Простейший эксперимент в пользу предлагаемой концепции, известен еще с 1935 года, и впервые был описан в журнале Popular Science, № 126, 1935 год, объяснение которого было сделано в моем докладе в 1996 году. На рис. 208 показаны результаты взаимодействия двух грузов, которые «разбегаются» от центральной точки, теоретически, имея одинаковый импульс.

Рис. 208. Эксперимент по демонстрации асимметричного взаимодействия

В моем эксперименте, в начальной позиции пружина сжата, а грузики удерживаются вместе ниткой. После разрушения нитки (пережигания), они движутся в разные стороны, примерно с одинаковым импульсом. Особенности взаимодействия грузиков с опорой состоят в том, что справа, на рис. 208, грузик взаимодействует упруго, а слева, жестко, с деформацией. Таким образом, в правой части создаются лучшие условия для передачи импульса грузика опоре, чем в левой части устройства, где энергия импульса частично преобразуется в тепло. В результате ненулевого суммарного импульса, все устройство смещается в сторону упругого взаимодействия. Эксперимент легко повторим, с одинаковым результатом. Проводить его лучше на плавающей платформе, или полированном столе.

Напомню, что важность упругого взаимодействия для обеспечения передачи импульса рабочего тела корпусу ротора, мы уже отмечали неоднократно, в том числе, при рассмотрении схемы на рис. 2. Подробнее, технология САМ рассмотрена в моей книге «Новые космические технологии» 2012 год. В ней даны расчеты для конструирования авиационного транспорта грузоподъемностью 1 миллион тонн, причем, не требующего топлива.

Мы отвлеклись на рассмотрение данного эксперимента для того, чтобы лучше понять условия работы устройства, предложенного ранее и показанного на рис. 207. Коммерциализация данного изобретения сводится к поиску оптимальных материалов упругого и неупругого покрытия пластин. Это не так просто, учитывая массу и кинетическую энергию молекулы воздуха, то есть величину импульса. Однако, несомненным преимуществом данного метода является низкая себестоимость и широкое применение, в том числе, для аэрокосмического транспорта. Детали можно обсудить при рассмотрении технического проекта по данной теме, при моем участии в роли разработчика. Предлагается лицензия.

Один из методов механической конверсии тепловой энергии среды, предложил Б.М. Кондрашов ([email protected]), в статье «Струйные энергетические технологии», журнал «Новая Энергетика». Автор пишет о «параллельном присоединения» дополнительных масс воздуха к стационарной реактивной струе газотурбинного двигателя, что происходит без дополнительных затрат энергии топлива за счёт «неуравновешенной силы внешнего давления на входной раструб (заборник) эжектора». Эти разработки относятся к технологиям «управляемого использования энергии атмосферы для выполнения работы», как пишут авторы данного изобретения.

Методы вовлечения атмосферного воздуха известны: пульсации активной струи создают периодическое разряжение среды (низкое давление) на входном патрубке эжекторной насадки. К данной области также относится открытие О.И. Кудрина: «Явление аномально высокого прироста тяги в газовом эжекционном процессе с пульсирующей активной струей». В своей статье, Кондрашов пишет: «Таким образом, за счет энергии атмосферы, преобразованной в процессе последовательного присоединения предыдущих периодов, осуществляется привод воздушного теплового насоса, при работе которого создаются условия для преобразования, в следующих периодах, низкопотенциальной энергии внешней газовой массы, находящейся в равновесном состоянии, в доступную для использования кинетическую энергию, высокопотенциальную теплоту и «холод» расчетной температуры.

В этом способе, отработавшая газовая масса холодная, и не содержит продуктов сгорания. Источники энергии – низкопотенциальная теплота атмосферного воздуха и гравитация, создающая статическое атмосферное давление (также как в природном стохастическом процессе). Условия для преобразования энергии атмосферы создаются при расширении сжатого воздуха, сжимаемого за счет части мощности, полученной в предыдущих периодах. Поэтому устройства, осуществляющие этот способ с использованием открытых термодинамических циклов, называются «атмосферные бестопливные струйные двигатели». Работы Б.М.Кондрашова подробно можно изучить по его патентам, № 2188960 RU F 02 C 3/32, 5/12 «Способ преобразования энергии в струйной установке (варианты), струйно-адаптивном двигателе и газогенераторе», и международная заявка на патент PCT/RU2002/000338 F 2 C 3/32 «Способ преобразования энергии в струйных двигателях» PCT WO2004/008180A1.

Теоретические основы данных процессов, также развивают авторы работ по «ламинаризации» турбулентных потоков воздуха, газов и другой среды. Другими словами, кинетическая энергия среды в турбулентном потоке, не может быть нами использована полностью, пока мы не обеспечим хотя бы частичное выравнивание векторов движения частиц потока, то есть «ламинаризацию потока».

Из книги Артиллерия автора Внуков Владимир Павлович

Глава вторая Незаменимый источник энергии

Из книги Чернобыль. Как это было автора Дятлов Анатолий Степанович

Глава 14. Использование атомной энергии И всё-таки не обойтись без высказывания мнения о приемлемости или неприемлемости использования атомных электростанций. Как-то на заданный вопрос о моем отношении к будущему АЭС в связи с Чернобыльской катастрофой и моей личной

Из книги Новые космические технологии автора

Глава 12 Антигравитация в генераторах свободной энергии Интересно отметить, что ряд ученых, изучающих методы извлечении энергии за счет преобразования свойств пространства – времени отмечают одинаковые особенности работы созданных ими экспериментальных конструкций,

Из книги Новые источники энергии автора Фролов Александр Владимирович

Глава 13 Твердотельные преобразователи энергии Рассмотрим несколько примеров генераторов энергии особой конструкции, в которых нет вращающихся частей конструкции, и при этом заявлена высокая эффективность. Обычно их называют «твердотельными» генераторами свободной

Из книги История электротехники автора Коллектив авторов

2. УЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ИСТОЧНИКЕ ТЕПЛОТЫ 2.1. Организация учета тепловой энергии и теплоносителя, отпущенных в водяные системы теплоснабжения2.1.1. Узлы учета тепловой энергии воды на источниках теплоты: теплоэлектроцентралях (ТЭЦ), районных тепловых

Из книги автора

3. УЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ У ПОТРЕБИТЕЛЯ В ВОДЯНЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ 3.1. Организация учета тепловой энергии и теплоносителя, полученных водяными системами теплопотребления3.1.1. В открытых и закрытых системах теплопотребления на узле учета тепловой

Из книги автора

4. УЧЕТ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ И ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ У ПОТРЕБИТЕЛЯ В ПАРОВЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ 4.1. Организация учета тепловой энергии и теплоносителя, полученных паровыми системами теплопотребления4.1.1. В паровых системах теплопотребления на узле учета тепловой энергии и

Из книги автора

5. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ПРИБОРАМ УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ 5.1. Общие требования5.1.1. Узел учета тепловой энергии оборудуется средствами измерения (теплосчетчиками, водосчетчиками, тепловычислителями, счетчиками пара, приборами, регистрирующими параметры теплоносителя, и

Из книги автора

6. ДОПУСК В ЭКСПЛУАТАЦИЮ УЗЛА УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ИСТОЧНИКЕ ТЕПЛОТЫ 6.1. Допуск в эксплуатацию узла учета источника теплоты осуществляется представителем Госэнергонадзора в присутствии представителей источника теплоты и тепловых сетей, о чем составляется

Из книги автора

7. ДОПУСК В ЭКСПЛУАТАЦИЮ УЗЛА УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ У ПОТРЕБИТЕЛЯ 7.1. Допуск в эксплуатацию узлов учета потребителя осуществляется представителем энергоснабжающей организации в присутствии представителя потребителя, о чем составляется соответствующий акт (прил. 4).

Из книги автора

8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ УЗЛА УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ИСТОЧНИКЕ ТЕПЛОТЫ 8.1. Узел учета тепловой энергии на источнике теплоты должен эксплуатироваться в соответствии с технической документацией, указанной в п. 6.1 настоящих Правил.8.2. За техническое состояние приборов узла учета

Из книги автора

9. ЭКСПЛУАТАЦИЯ УЗЛА УЧЕТА ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ У ПОТРЕБИТЕЛЯ 9.1. Узел учета тепловой энергии у потребителя должен эксплуатироваться в соответствии с технической документацией, указанной в п. 7.1 настоящих Правил.9.2. Ответственность за эксплуатацию и текущее обслуживание

Из книги автора

11.2.2. УПРАВЛЯЕМЫЕ РТУТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ Важным качественным усовершенствованием ртутного выпрямителя стало появление управляющей сетки. Первоначальная (диодная) функция ртутных вентилей с повышением рабочих напряжений потребовала введения экранов, защищающих анод

Из книги автора

11.3.4. МОЩНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА Индукционный нагрев металлов (слитков, изделий) обусловлен выделением энергии в металле при протекании в нем токов, наведенных магнитной компонентой электромагнитного поля. Для создания поля необходим источник

Способ осуществляется использованием в качестве нагревательного элемента одного или более замкнутых витков проводника электрического тока, образующих вторичную обмотку электрического трансформатора, и введением теплоносителя в контакт с поверхностями проводника. Изобретение позволяет повысить надежность преобразования электрической энергии при теплообмене. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технологии преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена. Оно может быть использовано при нагреве жидкости в системах предпускового подогрева двигателей внутреннего сгорания, отопления и горячего водоснабжения промышленных предприятий и жилых зданий, для нагрева плазмы и других веществ. Известен способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена, основанный на прямом пропускании электрического тока через теплоноситель, создаваемого за счет подачи напряжения питающей сети через токоподводы к электродам (см. А.П. Альтгаузен и др., «Низкотемпературный электронагрев», Москва, Энергия, 1968). Он используется для нагрева жидкости, бетона, для оттаивания грунтов, руды, песка и других веществ. Основными недостатками этого способа являются повышенная электроопасность из-за относительно высоких напряжений (380 В или 220 В), а также зависимость электронагрева и теплообмена от электрического сопротивления теплоносителя. В частности, в нагреваемую воду вносят специальные добавки, чтобы обеспечить заданное значение электрического сопротивления. Известен способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена между нагревательным элементом и теплоносителем, включающий подводку электропитания к нагревательному элементу, представляющему собой металлическую трубку, внутри которой находится нагревательная спираль, запрессованная в специальном наполнителе, пропускание электрического тока через нагревательную спираль (см. А.П. Альтгаузен и др., «Низкотемпературный электронагрев», Москва, Энергия, 1968). Такой способ получил широкое распространение в различных областях народного хозяйства. Трубчатый электрический нагреватель (ТЭН) можно помещать в воду, соли, жидкий металл, пресс-форму, картер двигателя внутреннего сгорания и т.д. Однако к нагреваемой спирали подводится электрическое напряжение непосредственно от питающей сети, а снизить подаваемое напряжение не позволяет относительно высокое электрическое сопротивление спирали, что влечет необходимость электроизоляции спирали для обеспечения электробезопасности и что в свою очередь снижает теплопроводность между спиралью и металлической трубкой, а следовательно, ухудшает теплообмен между ТЭН (ом) и теплоносителем в целом. Электроизоляция спирали не исключает вероятность ее электрического пробоя и попадания на металлическую трубку ТЭН(а) высокого электрического потенциала, что приводит к необходимости ее заземления. Кроме того, ТЭН (ы) имеют ограниченный срок службы из-за перегорания спирали. Известен способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена, получивший название «Контактная сварка» (см. Н.С. Кабанов, «Сварка на контактных машинах», Москва, изд. «Высшая школа», 1985; Ю.Н. Бобринский и Н.П. Сергеев, «Устройство и наладка контактных сварочных машин», Москва, изд. «Машиностроение», 1967; В.Г. Геворкян, «Основы сварочного дела», Москва, изд. «Высшая школа», 1991). В данном способе нагревательным элементом и теплоносителем является свариваемый металл, который замыкает вторичную обмотку сварочного трансформатора, в результате чего по замкнутой цепи протекает электрический ток, достаточный для нагрева и сварки металла. При этом каждый виток вторичной обмотки трансформатора является отдельным источником электроэнергии, так как он охватывает один и тот же магнитный поток, создаваемый в магнитопроводе первичной обмоткой трансформатора. Этот способ является прототипом. Недостаток способа заключается в том, что он применим только лишь для теплоносителей с относительно низким электрическим сопротивлением. В случае применения жидкости, например воды, пришлось бы отказаться от понижения напряжения с помощью трансформатора, и способ превратился бы в рассмотренный первый со всеми его недостатками. Безопасность и надежность преобразования электрической энергии в тепловую, эффективность теплообмена в предлагаемом способе достигаются путем использования в качестве нагревательного элемента замкнутого витка проводника электрического тока или нескольких витков, образующих вторичную обмотку трансформатора, и введения теплоносителя в контакт с поверхностями проводника. При замыкании витка проводника, охватывающего магнитопровод трансформатора, в нем наводится ЭДС меньше от подводимой к первичной обмотке в число ее витков, что обеспечивает электробезопасность, а протекающий по замкнутому витку ток резко возрастает из-за малого электрического сопротивления витка и осуществляет его нагрев независимо от электрического сопротивления теплоносителя. В то же время непосредственный контакт теплоносителя с поверхностями замкнутого витка проводника повышает эффективность теплообмена за счет резкого снижения тепловых потерь. Могут быть созданы условия, исключающие возможность перегорания витка, что обеспечивает надежность преобразования. На чертеже приведен пример оборудования, реализующего предлагаемый способ. Способ осуществляется следующим образом. С помощью переключателя K первичную обмотку трансформатора с числом витков W 1 подключают к сети переменного тока. В магнитопроводе 1 возникает переменный магнитный поток, который наводит ЭДС в замкнутых витках проводников 2 и 3 и вызывает в них электрический ток, нагревающий их. Проводник 2 выполнен в виде трубы, проводник 3 — из замкнутого пучка медных проводов. На вход A вводят холодный теплоноситель, например воду, которая попадает внутрь проводника 2 и омывает снаружи проводник 3. Через поверхности раздела проводников 2 и 3 и теплоносителя происходит теплообмен, теплоноситель нагревается и за счет конвекции поступает на выход Б. В одном частном случае проводник 3 может отсутствовать (он нужен тогда, когда электрическое сопротивление проводника 2 не согласуется с мощностью трансформатора). В другом частном случае, чтобы не допускать рассеяние тепла с наружной поверхности проводника 2, вместо проводника 2 может быть использована электроизоляционная труба, и тогда тепло в теплоноситель будет поступать только из проводника 3. В третьем случае проводником может являться сам теплоноситель, помещенный внутрь изоляционной трубы или в объем другой формы, охватывающей магнитопровод. Пример конкретного выполнения способа. Был взят радиатор стальной штампованный марки 2М3-500 (см. стр. 189, Справочник по специальным работам под редакцией Н.А. Коханенко, Москва, изд. литературы по строительству, 1964) с эквивалентной поверхностью нагрева 3,53 экм (эквивалент 11 — секционного чугунного радиатора М-140 по ГОСТ 8690-58) с емкостью 13,3 л. Из стальной трубы диаметром 3/4″» был изготовлен замкнутый виток, охватывающий магнитопровод трансформатора питания мощностью 1,5 кВт. Вход витка А был соединен с выходом (патрубок в нижней части радиатора, установленного вертикально), а выход витка Б — с входом радиатора (патрубок в верхней части) с помощью резиновых шлангов. В верхней части радиатора был установлен расширительный бачок емкостью 0,25 л. Затем система (радиатор — виток) была заполнена водой и первичная обмотка трансформатора включена в сеть с напряжением 220 В. Температура, окружающая радиатор до включения трансформатора, была 4,5 o C в объеме помещения 300 м 3 . После включения трансформатора были измерены электрическое напряжение на витке 0,8 В и электрический ток, проходящий по витку, который составил 1875 А. Через 20 мин температура воды в радиаторе возросла до 96 o C (первоначальная температура воды составляла 12 o C), после чего с помощью тиристорной системы управления потребляемая из сети мощность была уменьшена вначале до 800 Вт, что обеспечило поддержание температуры воды на уровне 82 o C, а затем через 2 часа до 500 Вт, что обеспечило поддержание температуры воды на уровне 60 o C. В результате 4-часового испытания температура в помещении достигла 18 o C. На следующий день система была включена на потребляемую мощность 1,5 кВт. Через 4 часа температура в помещении достигла 23 o C, после чего система была переведена на потребление 500 Вт и эксплуатируется в течение 1 месяца как обогревательное устройство. Были проведены испытания по нагреву системы отопления с емкостью 150 л по предлагаемому способу с потреблением мощности 800 Вт. В процессе испытаний был установлен нагрев воды от 16 o C до 58,5 o C за 7 часов, после чего система была переведена в режим, поддерживающий температуру на уровне 58 o C при потреблении мощности 500 Вт. Были проведены испытания по введению внутрь замкнутого витка из стальной трубы пучка из медных проводов, замкнутых с помощью пайки (проводник 3). В результате испытаний установлена возможность с помощью проводника 3 уменьшать эквивалентное электрическое сопротивление замкнутых витков практически в любых пределах и увеличивать потребляемую мощность до полной загрузки трансформатора. Испытания показали возможность снижения потребляемой электроэнергии в 1,5 -2 раза при использовании предлагаемого способа в сравнении с традиционными.

Формула изобретения

1. Способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена между нагревательным элементом и теплоносителем, использующий в качестве нагревательного элемента вторичную обмотку электрического трансформатора, выполненную в виде замкнутого витка проводника в виде трубы со входом и выходом теплоносителя, отличающийся тем, что обеспечивают конвенцию теплоносителя через нагревательный элемент соединением его входа с выходом теплоносителя из радиатора, а выхода теплоносителя из нагревательного элемента — со входом радиатора, соединения выполняют шлангами, радиатор устанавливают вертикально таким образом, чтобы выход теплоносителя из радиатора находился в его нижней части, в верхней части радиатора устанавливают расширительный бачок и всю систему заполняют теплоносителем и подключают трансформатор в сеть. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что замкнутый виток в виде трубы выполняют из электроизоляционного материала, а внутрь его устанавливают один или более замкнутых витков проводника.

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Как известно, все тела состоят из молекул, и эти молекулы не находятся в покое, а непрерывно движутся. Чем выше температура тела, тем быстрее движение молекул вещества этого тела. При прохождении электрического тока по проводнику электроны сталкиваются с двигающимися молекулами проводника и усиливают их движение, что приводит к нагреву проводника.

Повышение температуры проводника происходит в результате преобразования электрической энергии в тепловую. Ранее (см. § 13) было получено выражение для работы электрического тока (электрической энергии)

А = I 2 rt джоулей.

Эта зависимость была первоначально (в 1841 г.) установлена результате опытов английским физиком Джоулем и несколько позднее (в 1844 г.) независимо от него русским академиком Ленцем.

Для того чтобы количество полученной тепловой энергии было выражено в калориях, необходимо дополнительно ввести множитель 0,24, так как 1 дж = 0,24 кал. Тогда Q = 0,24I 2 rt. Это уравнение выражает закон Джоуля-Ленца.

Эмилий Христианович Ленц (1804-1865) установил законы теплового действия тока, обобщил опыты по электромагнитной индукции, изложив это обобщение в виде «правила Ленца». В своих трудах по теории электрических машин Ленц описал явление «реакции якоря» в машинах постоянного тока, доказал принцип обратимости электрических машин. Ленц, работая с Якоби, исследовал силу притяжения электромагнитов, установил зависимость магнитного момента от намагничивающей силы.

Таким образом, количество тепла, выделенного током при прохождении по проводнику, зависит от сопротивления r самого проводника, квадрата тока I 2 и длительности его прохождения t.

Пример 1 . Определить, сколько тепла выделит ток в 6 а, проходя по проводнику сопротивлением 2 ом в течение 3 мин.

Q = I 2 rt = 36 ⋅ 2 ⋅ 180 = 12960 дж.

Формулу закона Джоуля-Ленца можно написать так.

ИЗОБРЕТЕНИЕ

Патент Российской Федерации RU2121246

Имя изобретателя: Кукушин Виктор Пантелеевич
Имя патентообладателя: Кукушин Виктор Пантелеевич
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1997.04.16

Способ осуществляется использованием в качестве нагревательного элемента одного или более замкнутых витков проводника электрического тока, образующих вторичную обмотку электрического трансформатора, и введением теплоносителя в контакт с поверхностями проводника. Изобретение позволяет повысить надежность преобразования электрической энергии при теплообмене.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к технологии преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена. Оно может быть использовано при нагреве жидкости в системах предпускового подогрева двигателей внутреннего сгорания, отопления и горячего водоснабжения промышленных предприятий и жилых зданий, для нагрева плазмы и других веществ.

Известен способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена , основанный на прямом пропускании электрического тока через теплоноситель, создаваемого за счет подачи напряжения питающей сети через токоподводы к электродам (см. А.П. Альтгаузен и др., «Низкотемпературный электронагрев», Москва, Энергия, 1968 ). Он используется для нагрева жидкости, бетона, для оттаивания грунтов, руды, песка и других веществ. Основными недостатками этого способа являются повышенная электроопасность из-за относительно высоких напряжений (380 В или 220 В ), а также зависимость электронагрева и теплообмена от электрического сопротивления теплоносителя. В частности, в нагреваемую воду вносят специальные добавки, чтобы обеспечить заданное значение электрического сопротивления.

Известен способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена между нагревательным элементом и теплоносителем , включающий подводку электропитания к нагревательному элементу, представляющему собой металлическую трубку, внутри которой находится нагревательная спираль, запрессованная в специальном наполнителе, пропускание электрического тока через нагревательную спираль (см. А.П. Альтгаузен и др., «Низкотемпературный электронагрев», Москва, Энергия, 1968 ). Такой способ получил широкое распространение в различных областях народного хозяйства. Трубчатый электрический нагреватель (ТЭН ) можно помещать в воду, соли, жидкий металл, пресс-форму, картер двигателя внутреннего сгорания и т.д. Однако к нагреваемой спирали подводится электрическое напряжение непосредственно от питающей сети, а снизить подаваемое напряжение не позволяет относительно высокое электрическое сопротивление спирали, что влечет необходимость электроизоляции спирали для обеспечения электробезопасности и что в свою очередь снижает теплопроводность между спиралью и металлической трубкой, а следовательно, ухудшает теплообмен между ТЭН (ом) и теплоносителем в целом. Электроизоляция спирали не исключает вероятность ее электрического пробоя и попадания на металлическую трубку ТЭН(а) высокого электрического потенциала, что приводит к необходимости ее заземления. Кроме того, ТЭН (ы) имеют ограниченный срок службы из-за перегорания спирали.

Известен способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена , получивший название «Контактная сварка» (см. Н.С. Кабанов, «Сварка на контактных машинах», Москва, изд. «Высшая школа», 1985; Ю.Н. Бобринский и Н.П. Сергеев, «Устройство и наладка контактных сварочных машин», Москва, изд. «Машиностроение», 1967; В.Г. Геворкян, «Основы сварочного дела», Москва, изд. «Высшая школа», 1991 ). В данном способе нагревательным элементом и теплоносителем является свариваемый металл, который замыкает вторичную обмотку сварочного трансформатора, в результате чего по замкнутой цепи протекает электрический ток, достаточный для нагрева и сварки металла. При этом каждый виток вторичной обмотки трансформатора является отдельным источником электроэнергии, так как он охватывает один и тот же магнитный поток, создаваемый в магнитопроводе первичной обмоткой трансформатора.

Этот способ является прототипом. Недостаток способа заключается в том, что он применим только лишь для теплоносителей с относительно низким электрическим сопротивлением. В случае применения жидкости, например воды, пришлось бы отказаться от понижения напряжения с помощью трансформатора, и способ превратился бы в рассмотренный первый со всеми его недостатками.

Безопасность и надежность преобразования электрической энергии в тепловую, эффективность теплообмена в предлагаемом способе достигаются путем использования в качестве нагревательного элемента замкнутого витка проводника электрического тока или нескольких витков, образующих вторичную обмотку трансформатора, и введения теплоносителя в контакт с поверхностями проводника. При замыкании витка проводника, охватывающего магнитопровод трансформатора, в нем наводится ЭДС меньше от подводимой к первичной обмотке в число ее витков, что обеспечивает электробезопасность, а протекающий по замкнутому витку ток резко возрастает из-за малого электрического сопротивления витка и осуществляет его нагрев независимо от электрического сопротивления теплоносителя. В то же время непосредственный контакт теплоносителя с поверхностями замкнутого витка проводника повышает эффективность теплообмена за счет резкого снижения тепловых потерь. Могут быть созданы условия, исключающие возможность перегорания витка, что обеспечивает надежность преобразования.

На чертеже приведен пример оборудования, реализующего предлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом. С помощью переключателя K первичную обмотку трансформатора с числом витков W 1 подключают к сети переменного тока. В магнитопроводе 1 возникает переменный магнитный поток, который наводит ЭДС в замкнутых витках проводников 2 и 3 и вызывает в них электрический ток, нагревающий их. Проводник 2 выполнен в виде трубы, проводник 3 — из замкнутого пучка медных проводов. На вход A вводят холодный теплоноситель, например воду, которая попадает внутрь проводника 2 и омывает снаружи проводник 3. Через поверхности раздела проводников 2 и 3 и теплоносителя происходит теплообмен, теплоноситель нагревается и за счет конвекции поступает на выход Б. В одном частном случае проводник 3 может отсутствовать (он нужен тогда, когда электрическое сопротивление проводника 2 не согласуется с мощностью трансформатора). В другом частном случае, чтобы не допускать рассеяние тепла с наружной поверхности проводника 2, вместо проводника 2 может быть использована электроизоляционная труба, и тогда тепло в теплоноситель будет поступать только из проводника 3. В третьем случае проводником может являться сам теплоноситель, помещенный внутрь изоляционной трубы или в объем другой формы, охватывающей магнитопровод.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ СПОСОБА

Был взят радиатор стальной штампованный марки 2М3-500 (см. стр. 189, Справочник по специальным работам под редакцией Н.А. Коханенко, Москва, изд. литературы по строительству, 1964) с эквивалентной поверхностью нагрева 3,53 экм (эквивалент 11 — секционного чугунного радиатора М-140 по ГОСТ 8690-58 ) с емкостью 13,3 л . Из стальной трубы диаметром 3/4″» был изготовлен замкнутый виток, охватывающий магнитопровод трансформатора питания мощностью 1,5 кВт . Вход витка А был соединен с выходом (патрубок в нижней части радиатора, установленного вертикально), а выход витка Б — с входом радиатора (патрубок в верхней части) с помощью резиновых шлангов. В верхней части радиатора был установлен расширительный бачок емкостью 0,25 л . Затем система (радиатор — виток) была заполнена водой и первичная обмотка трансформатора включена в сеть с напряжением 220 В . Температура, окружающая радиатор до включения трансформатора, была 4,5 o C в объеме помещения 300 м 3 . После включения трансформатора были измерены электрическое напряжение на витке 0,8 В и электрический ток, проходящий по витку, который составил 1875 А . Через 20 мин температура воды в радиаторе возросла до 96 o C (первоначальная температура воды составляла 12 o C ), после чего с помощью тиристорной системы управления потребляемая из сети мощность была уменьшена вначале до 800 Вт 82 o C , а затем через 2 часа до 500 Вт , что обеспечило поддержание температуры воды на уровне 60 o C . В результате 4-часового испытания температура в помещении достигла 18 o C . На следующий день система была включена на потребляемую мощность 1,5 кВт . Через 4 часа температура в помещении достигла 23 o C , после чего система была переведена на потребление 500 Вт и эксплуатируется в течение 1 месяца как обогревательное устройство.

Были проведены испытания по нагреву системы отопления с емкостью 150 л по предлагаемому способу с потреблением мощности 800 Вт . В процессе испытаний был установлен нагрев воды от 16 o C до 58,5 o C за 7 часов, после чего система была переведена в режим, поддерживающий температуру на уровне 58 o C при потреблении мощности 500 Вт .

Были проведены испытания по введению внутрь замкнутого витка из стальной трубы пучка из медных проводов, замкнутых с помощью пайки (проводник 3). В результате испытаний установлена возможность с помощью проводника 3 уменьшать эквивалентное электрическое сопротивление замкнутых витков практически в любых пределах и увеличивать потребляемую мощность до полной загрузки трансформатора.

Испытания показали возможность снижения потребляемой электроэнергии в 1,5 -2 раза при использовании предлагаемого способа в сравнении с традиционными.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

    Способ преобразования электрической энергии в тепловую и создания теплообмена между нагревательным элементом и теплоносителем, использующий в качестве нагревательного элемента вторичную обмотку электрического трансформатора, выполненную в виде замкнутого витка проводника в виде трубы со входом и выходом теплоносителя, отличающийся тем, что обеспечивают конвенцию теплоносителя через нагревательный элемент соединением его входа с выходом теплоносителя из радиатора, а выхода теплоносителя из нагревательного элемента — со входом радиатора, соединения выполняют шлангами, радиатор устанавливают вертикально таким образом, чтобы выход теплоносителя из радиатора находился в его нижней части, в верхней части радиатора устанавливают расширительный бачок и всю систему заполняют теплоносителем и подключают трансформатор в сеть.

    Способ по п.1, отличающийся тем, что замкнутый виток в виде трубы выполняют из электроизоляционного материала, а внутрь его устанавливают один или более замкнутых витков проводника.

Генератор на элементах пельтье своими руками

Лучшее время для работы термогенератора на основе элементов пельтье, это конечно же зима. Потому что их нужно хорошо охлаждать, чтобы хоть что-то получить.

В эксперименте с испытанием мощного генератора использованы 12 модулей Пельтье TEC1-12706. Самые дешевые и популярные, продаются в этом китайском магазине. Для него есть кулер охлаждения.

Охлаждение в показанном примере осуществлялось вентилятором мощностью 5,4 ватта, 12 вольт.

О том, что это такое элемент Пельтье, какие у него характеристики и как работает, конструкции рабочих моделей, описано в нескольких статьях на нашем сайте, которые вы легко сможете найти через строку удобного поиска.

Цель эксперимента узнать, какую максимальную мощность может выдать обычный китайский самый дешевый термоэлемент в зимнее время года.
Итак, с началом эксперимента печь растоплена, когда дрова немного разгорелись, термогенератор начал работать и запустился вентилятор. Он охлаждает холодную сторону термоэлементов. Схема простейшая. В конце видео показано, как собирается такой термогенератор.


В ходе эксперимента будет достигнуто максимальное напряжение холостого хода этого генератора. Потом при помощи потенциометра это напряжение будет понижено ровно вполовину. Тем самым уровняется сопротивление генератора и сопротивление нагрузки. Тогда в генераторе и в нагрузке рассеивается одна и та же величина мощности. Это даст 50 процентную мощность, точнее кпд 50% отдаваемой мощности. Это соответствует эффективности всего лишь 50%. Но зато выход такой мощности будет максимальным в таком соотношении. Но передача максимальной мощности имеет место только при таком соотношении!
По мере разогрева печи растет напряжение, выдаваемое электрогенератором. Вентилятор набрал обороты, это довольно мощный вентилятор мощностью 5,5 ватт. Поэтому часть мощности он будет отбирать на себя. Та мощность, которую сейчас будет определена, это будет полезная мощность. Больше 26 вольт напряжение не поднимается. Подключаем потенциометр и начинаем добавлять сопротивление.

Из 12 элементов пельтье получается 0,5 ватт и более на один элемент. При температуре воздуха ноль градусов это неплохой показатель на воздушном охлаждении. При температуре -20 результат был бы на порядок выше. Поэтому вполне возможно получить даже до одного ватта на один элемент пельтье, но при большом морозе.
Теперь вентилятор будет подключен через ваттметр для того, чтобы посмотреть, сколько полезной энергии расходуется на его работу. Прибор показал 6 ватт. Если бы не этот вентилятор, можно было бы добавить еще 5-6 ватт к мощности этого термогенератора.
В продолжение эксперимента вентилятор планировалось отключить, чтобы охлаждение делать с помощью снега. После того, как вентилятор сброшен, радиатор будет обильно покрыт снегом. Однако, в эксперименте произошла неожиданная авария. После того, как был снят вентилятор, печка перегрелась и вышел из строя какой-то из элементов пельтье, расплавившись без охлаждения. В системе произошло разъединение контактов. Поэтому вентилятор является в данном устройстве полезным элементом. Для безопасности же необходимо использовать защитные решетки.

Вывод следующий: порядка 1 ватта на элемент пельтье можно получить при хорошем морозе. Есть места, например якутия или дальний север, температура доходит до минус 50 градусов цельсия. Так что там 1 ватт с элемента получить будет просто. Представьте, в юрте печка, а за ней стена размером 1 x 2 м. Теплый стороной внутрь печки, а холодный наружу, где мороз и ветер. С одного квадратного метра таких элементов можно снять до 0,5 киловатта электричества. То есть, с 2 квадратных метров можно получить до одного киловатта электроэнергии.

Такие мощные печи на основе элементов Пельтье производятся в России. Называются они “Электрогенерирующая печь Индигирка”. Купить их можно в этом магазине, скидочный промокод 11920924.

Конструкция такого термогенератора предельно проста. 12 самых дешевых китайских элементах пельтье зажимаются между двумя алюминиевыми радиаторами, которые должны иметь ровные, в идеале полированные, поверхности. Естественно, на каждую сторону термоэлемента наносится термопаста. Скручиваем радиаторы болтами и соединяем проводами. Крепим кулер, желательно мощнее. Ну и сама печка. Это кусок оцинковки, лучше нержавейки. Крепится к горячему радиатору болтами. Потом делается дно с отверстиями 7-8 миллиметров для забора воздуха.

Есть продолжение этого эксперимента. Чтобы найти его, напишите в поиске по сайту: Пельтье на воздушном охлаждении.

Лучшее время для работы термогенератора на основе элементов пельтье, это конечно же зима. Потому что их нужно хорошо охлаждать, чтобы хоть что-то получить.

В эксперименте с испытанием мощного генератора использованы 12 модулей Пельтье TEC1-12706. Самые дешевые и популярные, продаются в этом китайском магазине. Для него есть кулер охлаждения.

Охлаждение в показанном примере осуществлялось вентилятором мощностью 5,4 ватта, 12 вольт.

О том, что это такое элемент Пельтье, какие у него характеристики и как работает, конструкции рабочих моделей, описано в нескольких статьях на нашем сайте, которые вы легко сможете найти через строку удобного поиска.

Цель эксперимента узнать, какую максимальную мощность может выдать обычный китайский самый дешевый термоэлемент в зимнее время года.
Итак, с началом эксперимента печь растоплена, когда дрова немного разгорелись, термогенератор начал работать и запустился вентилятор. Он охлаждает холодную сторону термоэлементов. Схема простейшая. В конце видео показано, как собирается такой термогенератор.


В ходе эксперимента будет достигнуто максимальное напряжение холостого хода этого генератора. Потом при помощи потенциометра это напряжение будет понижено ровно вполовину. Тем самым уровняется сопротивление генератора и сопротивление нагрузки. Тогда в генераторе и в нагрузке рассеивается одна и та же величина мощности. Это даст 50 процентную мощность, точнее кпд 50% отдаваемой мощности. Это соответствует эффективности всего лишь 50%. Но зато выход такой мощности будет максимальным в таком соотношении. Но передача максимальной мощности имеет место только при таком соотношении!
По мере разогрева печи растет напряжение, выдаваемое электрогенератором. Вентилятор набрал обороты, это довольно мощный вентилятор мощностью 5,5 ватт. Поэтому часть мощности он будет отбирать на себя. Та мощность, которую сейчас будет определена, это будет полезная мощность. Больше 26 вольт напряжение не поднимается. Подключаем потенциометр и начинаем добавлять сопротивление.

Из 12 элементов пельтье получается 0,5 ватт и более на один элемент. При температуре воздуха ноль градусов это неплохой показатель на воздушном охлаждении. При температуре -20 результат был бы на порядок выше. Поэтому вполне возможно получить даже до одного ватта на один элемент пельтье, но при большом морозе.
Теперь вентилятор будет подключен через ваттметр для того, чтобы посмотреть, сколько полезной энергии расходуется на его работу. Прибор показал 6 ватт. Если бы не этот вентилятор, можно было бы добавить еще 5-6 ватт к мощности этого термогенератора.
В продолжение эксперимента вентилятор планировалось отключить, чтобы охлаждение делать с помощью снега. После того, как вентилятор сброшен, радиатор будет обильно покрыт снегом. Однако, в эксперименте произошла неожиданная авария. После того, как был снят вентилятор, печка перегрелась и вышел из строя какой-то из элементов пельтье, расплавившись без охлаждения. В системе произошло разъединение контактов. Поэтому вентилятор является в данном устройстве полезным элементом. Для безопасности же необходимо использовать защитные решетки.

Вывод следующий: порядка 1 ватта на элемент пельтье можно получить при хорошем морозе. Есть места, например якутия или дальний север, температура доходит до минус 50 градусов цельсия. Так что там 1 ватт с элемента получить будет просто. Представьте, в юрте печка, а за ней стена размером 1 x 2 м. Теплый стороной внутрь печки, а холодный наружу, где мороз и ветер. С одного квадратного метра таких элементов можно снять до 0,5 киловатта электричества. То есть, с 2 квадратных метров можно получить до одного киловатта электроэнергии.

Такие мощные печи на основе элементов Пельтье производятся в России. Называются они “Электрогенерирующая печь Индигирка”. Купить их можно в этом магазине, скидочный промокод 11920924.

Конструкция такого термогенератора предельно проста. 12 самых дешевых китайских элементах пельтье зажимаются между двумя алюминиевыми радиаторами, которые должны иметь ровные, в идеале полированные, поверхности. Естественно, на каждую сторону термоэлемента наносится термопаста. Скручиваем радиаторы болтами и соединяем проводами. Крепим кулер, желательно мощнее. Ну и сама печка. Это кусок оцинковки, лучше нержавейки. Крепится к горячему радиатору болтами. Потом делается дно с отверстиями 7-8 миллиметров для забора воздуха.

Есть продолжение этого эксперимента. Чтобы найти его, напишите в поиске по сайту: Пельтье на воздушном охлаждении.

С появлением элементов Пельтье стало возможным сделать генератор самостоятельно.

Для этого нам понадобятся:

1. Материалы
-радиатор от компьютера
-два алюминиевых профиля
-термопаста
-элементы Пельтье (2 шт.) ТЕС1-12706
-повышающий преобразователь электрического тока ( вход. 2В )
-провода
-мебельные болты

2. Инструменты
-ножовка по металлу
-паяльник
-шуруповерт
-сверла
-молоток
-плоскогубцы
-отвертка

1 Шаг
Приступим к сборке. С начало отогнем крайние пластины радиатора охлаждения и сделаем 4 отверстия для крепления.

Термоэлектрический генератор своими руками — CARAVAN GENERATORS

    термоэлектрический генератор

  • Термоэлектрические генераторы (также называемые термогенераторами) представляют собой устройства, которые преобразуют тепло (разницу температур) непосредственно в электрическую энергию, используя явление, называемое «эффект Зеебека» (или «термоэлектрический эффект»). Их типичная эффективность составляет около 5-10%.
    сделай сам

  • «Сделай сам» (или «сделай сам») — термин, используемый для описания сборки, модификации или ремонта чего-либо без помощи экспертов или профессионалов.
  • (DIYed) Простое прошлое DIY
  • Сделай сам; Самостоятельно выполнить задачу, обычно возложенную на эксперта
  • Сделай сам
термоэлектрический генератор своими руками — Thermoelectric Device

Термоэлектрическое устройство

Этот удивительный аксессуар демонстрирует эффект Пельтье — поглощение или выделение тепловой энергии при переходе электронов из одного состояния в другое через разнородные полупроводниковые соединения.Просто подключите его к Генекону или другому источнику напряжения, поверните ручку в одном направлении, и пластина нагреется. Измените направление (или поменяйте местами выводы), и пластина остынет! Подобные термоэлектрические схемы позволяют контролировать температуру, когда размер или экономичность делают обычные методы охлаждения непрактичными. Они используются на печатных платах для охлаждения компонентов и в холодильниках для пикника, питаемых от автомобильных прикуривателей. В качестве дополнительной задачи попросите учащихся предложить более важные или разнообразные приложения для устройства.Вояджер 2 20120613 09

Три цилиндрических объекта, выстроенные в линию на удлиненной стреле, — это радиоизотопные термоэлектрические генераторы (РТГ), которые по сути являются ядерными батареями, используемыми для питания космического корабля. Тепло, выделяемое при естественном распаде плутония, преобразуется непосредственно в электричество с помощью термопар. Он будет обеспечивать питание космического корабля как минимум до 2020 года, через 43 года после его запуска. Подобные источники энергии были характерны для космических аппаратов, работающих за пределами орбиты Марса.

20111113 МСЛ 07

Цилиндрический объект в задней части марсохода — это радиоизотопный термоэлектрический генератор (РТГ). Используя естественный распад изотопа диоксида плутония, он может обеспечить марсоход непрерывной подачей электроэнергии мощностью около 125 Вт.

термоэлектрический генератор своими руками Предлагаемый учебник написан как учебник для старшекурсников или выпускников первого года обучения, охватывающий современные тепловые устройства, такие как радиаторы, термоэлектрические генераторы и охладители, тепловые трубы и теплообменники, в качестве конструктивных компонентов в более крупных системах.Эти устройства становятся все более важными и фундаментальными в тепловом проектировании в таких различных областях, как микроэлектронное охлаждение, преобразование зеленой или тепловой энергии, а также термоконтроль и управление в космосе и т. д. Однако не существует учебника, охватывающего этот круг тем. Предлагаемая книга может быть использована в качестве основного курса проектирования после таких фундаментальных курсов, как термодинамика, гидромеханика и теплопередача. Основополагающие концепции этой книги охватывают: 1) понимание физических механизмов тепловых устройств с основными формулами и подробными выводами и 2) проектирование тепловых устройств в сочетании с математическим моделированием, графической оптимизацией, а иногда и расчетно-жидкостными расчетами. динамическое (CFD) моделирование.Важные примеры дизайна разрабатываются с использованием коммерческого программного обеспечения MathCAD, которое позволяет учащимся легко находить графические решения даже в очень подробных процессах. Другими словами, концепция дизайна воплощается через примеры задач. Графическое представление обычно предоставляет дизайнерам или студентам богатые и гибкие решения для достижения оптимального дизайна. Руководство по решениям будет предоставлено.

Термоэлектрический генератор — Термоэлектрическая мощность

h h c c над котлом.После розжига котла вода естественным образом поднимается в генератор, который напрямую подключен к небольшому центробежному насосу, такому как El-Sid от Ivan Labs.

За 2-5 минут в термоэлектрический генератор поднялось достаточно воды, чтобы превысить пусковое напряжение насоса. По мере того, как он начинает качать, больше горячей воды достигает генератора, и напряжение повышается. Внезапно в системе происходит энергичная прокачка, и тепло быстро распространяется на радиаторы. Небольшой центробежный насос мощностью 3,5 Вт, слегка модифицированный для снижения пускового напряжения, делает свое дело.(Модификация представляет собой небольшую перенастройку магнитных датчиков Холла в насосе.) Прелесть такого расположения в том, что система является самодостаточной. От пользователя не требуется никакого взаимодействия, и не нужно беспокоиться о батарее.

Тепло, получаемое из вулкана, используется вместе с холодным воздухом ледника для обеспечения электроэнергией приборов и телеметрии ученых.

Тепло, получаемое из вулкана, используется вместе с холодным воздухом ледника для обеспечения электроэнергией приборов и телеметрии ученых.

термоэлектрическая энергия

Электрический интерфейс

Термоэлектрические элементы имеют линейную характеристику между напряжением холостого хода и током короткого замыкания. Напротив, фотогальванические батареи имеют характеристику с «коленом», в котором находится точка максимальной мощности. Линейная характеристика термоэлектрической ячейки приводит к максимальной выходной мощности, когда напряжение под нагрузкой составляет половину напряжения холостого хода и, следовательно, ток равен половине тока короткого замыкания.Это достигается, когда внешнее и внутреннее сопротивления одинаковы.

Простейшее электрическое соединение достигается за счет подключения элементов таким образом, чтобы они индуцировали 24 вольта в разомкнутой цепи при номинальных температурах горячей/низкой температуры. При подключении к контроллеру заряда потребляемый ток равен тому, который снижает напряжение примерно до 12 вольт. Это помещает рабочую точку в точку максимальной мощности.

В этом негеотермальном применении масляная печь нагревает воду, которая поднимается в термоэлектрический генератор для питания насоса, который направляет нагретую воду к радиаторам дома, распределяя тепло.

Пища для воображения

При наличии источника тепла возможности ограничены только воображением. Помните, что важно получить как можно более высокую температуру до тех пор, пока не будет превышен температурный диапазон термоэлектрической ячейки. Поместить ячейку в непосредственный контакт с горячей металлической поверхностью может быть сложно, а тонкие тепловые эффекты могут мешать. Мы получили интересные результаты при кипячении воды в замкнутом контуре для получения пара с температурой 120°C (248°F), конденсирующегося в генераторе.Конденсат возвращается в секцию кипения.

В этом приложении генератор Thermator L от Varmaraf размером с банку фасоли может непрерывно производить более 30 Вт, пока работает источник тепла. Это может стать важным вкладом в энергоснабжение дома, использующего фотоэлектрические элементы, в темное время года.

Научные приложения

Наилучшие возможности такого рода применений находятся в центре крупнейшего ледника Исландии, на очень активном вулкане.Там ученые около двадцати лет использовали термоэлектрический генератор для выработки электроэнергии для приборов и телеметрии. Тепло отбирается из вулкана с помощью термосифона и сбрасывается в ледник.

Недавно там был установлен новый генератор от Вармараф. Подобный генератор использовался в качестве источника питания для КИПиА, использующего кипящий горячий конденсат, выходящий из скважинного глушителя. Вряд ли их можно назвать «домашней силой», но смысл заключается в продемонстрированной таким образом универсальности.

Еще один инструмент RE?

При рассмотрении термоэлектрических генераторов:

• Проверьте эффективность в контексте всей системы. Если тепло подводится только к генератору, КПД обычно довольно низкий. Если тепло полезно после прохождения через генератор, эффективность потенциально намного выше. Наилучшие возможности существуют, когда генератор применяется в связи с какой-либо системой отопления.

• Рассчитывайте экономические показатели исходя из количества кВтч в год, а не пиковой мощности.

• Проверьте, насколько термоэлектрический генератор дополняет другие генераторы, которые могут у вас быть, чтобы удовлетворить ваши потребности.

• Обратите внимание, что для успешного применения требуется базовое понимание теплотехники, которая может быть тонкой и скользкой.

Термоэлектрические генераторы являются интересным дополнением к набору инструментов для возобновляемых источников энергии. Ограниченная эффективность преобразования накладывает определенные ограничения на возможные применения, но, с другой стороны, они могут прекрасно дополнять другие средства маломасштабного производства энергии, особенно там, где солнечного света мало в зимнее время.Пользователь должен особенно помнить о фантомных нагрузках, которые быстро поглощают большую часть генерируемой энергии.

Пользователь должен быть готов платить не менее 20 долларов США за ватт максимальной генерирующей мощности. Стоимость термоэлектрических генераторов Varmaraf варьируется от 300 до 900 долларов США в зависимости от типа и размера. Вырабатываемая энергия также сильно зависит от разницы температур, скорости потока и других факторов, которые различаются в каждой системе. Возможно бесконечное разнообразие термоэлектрической мощности различных конфигураций системы, поскольку термоэлектрические генераторы могут быть встроены в другие системы, как и любой другой компонент сантехники.

Доступ

Бьярни Тор Хафстейнссон, главный инженер, Varmaraf ehf, Keldnaholti 112, Рейкьявик, Исландия • +354 553 4007 • Факс: +354 553 4062 • [email protected] • www.varmaraf.is

См. «The Need for Winter Energy Supplement», Steve Willey, HP36, стр. 47.

FuelCellStore.com, PO Box 4038, Boulder, CO 80306 • 866-327-3835 или 303 237 3834 • Факс: 303 237 7810 • [email protected] • www.fuelcellstore.com • Термоэлектрические генераторы Varmaraf hupsolarone.com

Аккумулятор улучшенной конструкции с потрясающей НОВОЙ 10-летней гарантией!

7 лет БЕСПЛАТНОЙ замены, 3 года пропорционально.

2100 циклов при глубине разряда 80%

Продолжить чтение здесь: Проверенные ветряные турбины

Была ли эта статья полезной?

Нетоксичный термоэлектрический генератор для носимой техники

Подобные несоответствия в спросе и предложении способствовали массовым каскадным отключениям электроэнергии в В августе 2003 г. на северо-востоке США и в Канаде, в июле 2012 г. в Индии и в марте 2019 г. в Венесуэле.

Ситуация вряд ли улучшится в ближайшее время по трем причинам.Во-первых, по мере того, как страны повсеместно переходят к декарбонизации, электрификация транспорта, отопления и других секторов вызовет резкий рост спроса на электроэнергию. Во-вторых, традиционные угольные и атомные электростанции выводятся из эксплуатации по экономическим и политическим причинам, удаляя стабильные источники из энергосистемы. И в-третьих, в то время как ветряные и солнечные фотоэлектрические системы полезны для климата и являются самыми быстрорастущими источниками выработки электроэнергии, изменчивость их мощности порождает новые проблемы для балансировки сети.

Так как же сетевые операторы могут поддерживать баланс спроса и предложения, даже если они закрывают старые, грязные электростанции, наращивают переменную генерацию и добавляют новые электрические нагрузки? Есть несколько возможностей. Один из них — сделать модернизированную версию того, что мы делали в прошлом: построить гигантскую централизованную инфраструктуру. Это означало бы установку огромного количества накопителей энергии, таких как батареи масштаба сети и гидронасосные установки для хранения избыточной вырабатываемой возобновляемой энергии и соединения этого хранилища с высоковольтными линиями электропередачи, чтобы предложение могло удовлетворить спрос в сети.Китай является лидером в этом подходе, но это невероятно дорого и требует огромной политической воли.

Мы думаем, что есть лучший способ. Вместо радикального расширения инфраструктуры электросетей наша работа в Университете Вермонта была сосредоточена на том, как координировать спрос в режиме реального времени, чтобы соответствовать все более изменчивому предложению. Наша технология берет две идеи, которые делают Интернет фундаментально масштабируемым — пакетирование и рандомизацию — и использует их для создания системы, которая может координировать распределенную энергию.Эти две концепции передачи данных позволяют миллионам пользователей и миллиардам устройств подключаться к Интернету без какого-либо централизованного планирования или контроля. Те же основные идеи могут работать и в электрической сети. Используя связь с низкой пропускной способностью и небольшие контроллеры, работающие с простыми алгоритмами, можно использовать миллионы электрических устройств для балансировки потока электроэнергии в локальной сети. Вот как.

Спрос на электроэнергию в сети возникает из-за миллиардов электрических нагрузок.Их можно разделить на две большие категории: коммерческие и промышленные нагрузки и бытовые нагрузки. Из этих двух, жилые нагрузки гораздо более рассредоточены. Только в Соединенных Штатах насчитывается более 120 миллионов домохозяйств, на долю которых в совокупности приходится около 40 процентов годового потребления электроэнергии. Но бытовые потребители, как правило, не думают об оптимизации своих собственных электрических нагрузок в течение дня. Для простоты назовем эти бытовые нагрузки «устройствами», которые могут варьироваться от ламп и телевизоров до водонагревателей и кондиционеров.

Последние устройства, наряду с зарядными устройствами для электромобилей и насосами для бассейнов, являются не только большими электрическими нагрузками (то есть мощностью более 1 киловатта), но и гибкими. В отличие от освещения или телевизора, которые вы хотите включить, как только щелкнете выключателем, гибкое устройство может отсрочить потребление и включиться в любое время — пока есть горячая вода для вашего душа, ваш бассейн чист, ваш электромобиль достаточно заряжен, и температура в помещении комфортная.

В целом существует большая гибкость в бытовых электрических нагрузках, которые можно использовать для балансировки переменных поставок.Например, если бы в каждом домашнем хозяйстве в Калифорнии и Нью-Йорке было только одно устройство, которое могло бы гибко потреблять энергию в любое время, энергосистема имела бы эквивалент около 15 гигаватт дополнительной мощности, что более чем в 10 раз превышает объем, доступный в настоящее время. от аккумуляторной батареи общего назначения в этих состояниях.

Вот что означает гибкость, когда речь идет об эксплуатации, скажем, бытового электрического водонагревателя. При нагреве воды типичный агрегат потребляет около 4,5 кВт.В течение обычного дня прибор работает примерно в десятую часть времени, потребляя около 10,8 киловатт-часов. Для домовладельца ежедневные затраты на эксплуатацию водонагревателя составляют менее 2 долларов США (при ставке около 15 центов за кВтч). Но для коммунальных предприятий стоимость электроэнергии сильно варьируется: от номинальных 4 центов за кВтч до более 100 долларов за кВтч в пиковые годовые периоды. Иногда стоимость даже отрицательная: когда от ветряных или солнечных электростанций вырабатывается слишком много энергии, сетевые операторы фактически платят коммунальным службам за потребление излишков.

Спрос и предложение электроэнергии иногда могут сильно расходиться. Пакетизация и рандомизация гибких электрических нагрузок позволяют спросу соответствовать доступному предложению.

Университет Вермонта

Чтобы снизить спрос в периоды пиковой нагрузки, коммунальные службы уже давно предлагают программы реагирования на спрос, которые позволяют им отключать водонагреватели, кондиционеры и другие нагрузки клиентов по фиксированному графику, например, в 16:00. до 9 вечера летом, когда использование исторически высоко.Если все, что мы хотим сделать, это уменьшить нагрузку в такие моменты, этот подход работает достаточно хорошо.

Однако, если наша цель состоит в том, чтобы сбалансировать энергосистему в режиме реального времени, поскольку возобновляемая генерация непредсказуемо меняется с ветром и солнцем, то работы устройств в соответствии с фиксированным графиком, основанным на прошлом поведении, будет недостаточно. Нам нужен более гибкий подход, который выходит за рамки простого снижения пикового спроса и обеспечивает дополнительные преимущества, повышающие надежность энергосистемы, такие как чувствительность к ценам, сглаживание возобновляемых источников энергии и регулирование частоты.

Как сетевые операторы могут координировать множество распределенных гибких устройств мощностью в киловатт, каждое со своими специфическими потребностями и требованиями, для предоставления совокупного ресурса сети гигаваттного масштаба, реагирующего на сильно меняющееся предложение? Размышляя над этим вопросом, мы нашли вдохновение в другой области: цифровых системах связи.

Цифровые системы представляют ваш голос, электронное письмо или видеоклип в виде последовательности битов. Когда эти данные передаются по каналу, они разбиваются на пакеты.Затем каждый пакет независимо маршрутизируется по сети к назначенному месту назначения. Как только все пакеты получены, данные восстанавливаются в исходную форму.

Чем это похоже на нашу проблему? Интернетом ежедневно пользуются миллионы людей и миллиарды устройств. У пользователей есть свои индивидуальные устройства, потребности и модели использования, которые мы можем рассматривать как спрос, в то время как сама сеть имеет динамику, связанную с ее пропускной способностью, другими словами, с ее предложением. Тем не менее, спрос и предложение в Интернете сопоставляются в режиме реального времени без какого-либо централизованного планировщика.Точно так же миллиарды электрических устройств, каждое со своей собственной динамикой, подключаются к энергосистеме, чье питание, как мы уже отмечали, становится все более изменчивым.

Признавая это сходство, мы разработали технологию пакетного управления энергопотреблением (PEM) для координации энергопотребления гибких устройств. Соавтор Хайнс давно интересовался надежностью энергосистемы и изучал, как сбои в линиях электропередачи могут привести к каскадным отключениям и системным отключениям электроэнергии.Тем временем Фролик, имеющий опыт работы в системах связи, работал над алгоритмами для динамической координации передачи данных от беспроводных датчиков таким образом, чтобы потреблять очень мало энергии. Благодаря случайному обсуждению мы поняли, что наши интересы пересекаются, и начали работать над тем, чтобы увидеть, как эти алгоритмы могут быть применены к проблеме зарядки электромобилей.

Вскоре после этого Алмассалхи присоединился к нашему отделу и понял, что то, над чем мы работаем, имеет больший потенциал.В 2015 году он написал выигрышное предложение для программы ARPA-E NODES — это программа Агентства перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США — Energy’s Network Optimized Distributed Energy Systems. Финансирование позволило нам продолжить разработку подхода PEM.

Вернемся к электрическому водонагревателю. При обычной работе водонагреватель управляется своим термостатом. Устройство включается, когда температура воды достигает нижнего предела, и работает непрерывно (при 4,5 кВт) в течение 20–30 минут, пока температура воды не достигнет верхнего предела.Пара черно-белых графиков в нижней части «Соответствие спроса на электроэнергию поставке» показывает режимы включения и выключения 10 обогревателей: черный — выключен, белый — включен.

В PEM каждая нагрузка работает независимо и в соответствии с простыми правилами. Вместо нагрева только тогда, когда температура воды достигает нижнего предела, водонагреватель будет периодически запрашивать потребление «пакета» энергии, где пакет определяется как потребление энергии в течение короткого периода времени, скажем, 5 минут. Координатор (в нашем случае — облачная платформа) одобряет или отклоняет такие пакетные запросы на основе целевого сигнала, отражающего условия сети, такие как доступность возобновляемой энергии, цена на электроэнергию и так далее.Верхний график в разделе «Соотношение спроса на электроэнергию с предложением» показывает, насколько близко потребление PEM соответствует целевому сигналу, основанному на поставках возобновляемой энергии.

Чтобы гарантировать, что устройства с большей потребностью в энергии с большей вероятностью одобрят свои запросы, каждое устройство регулирует скорость своих запросов в зависимости от своих потребностей. Когда вода менее горячая, водонагреватель просится чаще. Когда вода горячее, он просит реже. Таким образом, система динамически приоритизирует устройства полностью децентрализованным образом, поскольку вероятность выполнения пакетных запросов пропорциональна потребности устройств в энергии.Затем координатор PEM может сосредоточиться на управлении входящими пакетными запросами, чтобы активно формировать общую нагрузку от множества пакетных устройств без необходимости централизованно оптимизировать поведение каждого устройства. С точки зрения заказчика в водонагревателе ничего не изменилось, так как эти запросы происходят полностью в фоновом режиме.

Эти же концепции могут быть применены к широкому спектру энергоемких устройств. Например, зарядное устройство электромобиля или бытовая аккумуляторная система могут сравнить текущее состояние заряда батареи с ее желаемым значением, эквивалентным ее потребности в энергии, преобразовать это в вероятность запроса, а затем отправить запрос координатору PEM, который либо принимает или отклоняет запрос на основе сетки в реальном времени или рыночных условий.В зависимости от этих условий для полной зарядки аккумулятора может потребоваться несколько больше времени, но пользователь не должен испытывать неудобств.

Таким образом, гибкие энергетические устройства обмениваются данными, используя общий простой язык запросов энергетических пакетов. В результате координатор не зависит от типа устройства, отправляющего запрос. Эта аппаратно-независимая координация аналогична сетевому нейтралитету в передаче данных. В общем, Интернету все равно, несет ли ваш пакет голосовые, видео или текстовые данные.Точно так же PEM не волнует, является ли устройство, запрашивающее пакет, водонагревателем, насосом для бассейна или зарядным устройством для электромобиля, поэтому он может легко координировать разнородное сочетание устройств мощностью в киловатт.

Этот контроллер подключается к бытовому электрическому водонагревателю и использует простые алгоритмы для запроса «пакетов» энергии от облачного координатора для поддержания подходящей температуры.

Пакетные энергетические технологии

В настоящее время восходящие технологии, управляемые устройствами, такие как PEM, не получили широкого распространения.Вместо этого в большинстве современных технологий реагирования на спрос используется нисходящий подход, при котором координатор передает управляющий сигнал всем устройствам, сообщая им, что делать. Но если каждому устройству приказано делать одно и то же в одно и то же время, все может очень быстро пойти не так, поскольку энергопотребление устройств синхронизируется. Представьте себе эффект от одновременного включения (или выключения) миллионов кондиционеров, водонагревателей и зарядных устройств для электромобилей. Это будет означать гигаваттные всплески — как если бы большая атомная электростанция включалась или выключалась щелчком выключателя.Всплеск такого большого размера может привести к нестабильности сети, что может вызвать каскадное отключение электроэнергии. Вот почему сегодня большинство коммунальных служб делят устройства на группы, чтобы ограничить всплески порядка десятков мегаватт. Тем не менее, активное управление этими различными группами, помимо нескольких ежегодных пиковых событий, является проблемой для нисходящих подходов.

Но если каждое устройство работает для удовлетворения своей уникальной потребности в энергии, то пакетные запросы (и результирующее энергопотребление) по своей природе рандомизируются, и в результате синхронизация становится гораздо менее важной.

Нисходящий подход также затрудняет учет предпочтений клиентов в отношении горячей воды, заряженных автомобилей и прохладных домов в жаркие дни. Если мы собираемся координировать энергетические устройства, чтобы улучшить работу сети, нам нужно убедиться, что мы делаем это таким образом, чтобы потребитель практически не заметил и автоматически.

Теперь рассмотрим, как PEM учитывает предпочтения отдельного клиента в случае с водонагревателем. Если температура воды падает ниже нижнего предела, а нагреватель еще не потребляет пачку энергии, он может временно «выйти» из схемы PEM и включиться до восстановления температуры.Водонагреватель сообщит координатору PEM об этом изменении своего режима работы, и координатор просто обновит свой учет совокупного потребления. Влияние этой отдельной загрузки на общую сумму невелико, но для клиента наличие гарантии горячей воды, когда это необходимо, укрепляет доверие и обеспечивает постоянное участие.

Подход PEM, ориентированный на устройства, также упрощает работу координатора, поскольку ему не нужно централизованно отслеживать или моделировать каждое устройство для разработки оптимизированного расписания.Координатору нужно только следить за сеткой и рыночными условиями, отвечать на поток входящих запросов пакетов и вести учет «отключенных» устройств — другими словами, координатор управляет всего тремя наборами номеров.

Чтобы повысить эффективность нашей работы, мы решили коммерциализировать PEM параллельно с нашими исследованиями и в 2016 году основали Packetized Energy. Компания развернула свою облачную платформу для координации энергетики в нескольких пилотных проектах, спонсируемых коммунальными предприятиями в Соединенных Штатах. Штаты и Канада.Каждый из этих проектов начался с модернизации существующих электрических водонагревателей интеллектуальным термостатом, который мы спроектировали, разработали и который прошел сертификацию UL. Мы также продемонстрировали PEM с зарядными устройствами для электромобилей, бытовыми аккумуляторами и термостатами. Нашим первым клиентом была коммунальная служба нашего родного города Вермонт, Burlington Electric Department. В 2018 году BED запустила первую в стране программу водонагревателей, полностью работающих на возобновляемых источниках энергии, которая теперь расширилась и теперь включает зарядные устройства для электромобилей.

Наши проекты дали многообещающие результаты.«Демонстрация координации нагрузки в реальном времени» показывает, как PEM координировал нагрузку от 208 бытовых водонагревателей в Вермонте и Южной Каролине в течение типичного 2-часового периода. Нагреватели [оранжевая линия] следовали за быстро меняющимся целевым значением [черная линия], которое колебалось от примерно половины номинальной нагрузки до примерно вдвое большей нагрузки [красная линия].

По мере масштабирования системы до тысяч устройств с пакетной обработкой асинхронные запросы пакетов будут отображаться как непрерывный сигнал. Наше моделирование показывает, что в этом масштабе любые разрывы между целевым и фактическим исчезают.Совокупная нагрузка по крайней мере так же быстро реагирует, как время реакции современной электростанции, работающей на природном газе, и вам не нужно нести расходы на строительство, эксплуатацию и техническое обслуживание физической установки.

Падение расходов на датчики и микроконтроллеры приводит к быстрому росту Интернета вещей. В сочетании с технологией «умный дом» IoT позволяет представить мир, в котором все энергетические устройства — нагрузки, накопители энергии и генераторы — активно координируются, чтобы поддерживать стабильность сети и в полной мере использовать преимущества возобновляемых источников энергии.Но проблемы действительно ждут впереди.

Во-первых, сегодня существует мало стандартов, которыми могли бы руководствоваться производители, заинтересованные в координации на уровне устройств, и нет реальных стимулов для принятия ими какого-либо конкретного подхода. Это привело к распространению проприетарных технологий, решающих одну и ту же фундаментальную проблему. И здесь мы снова можем черпать вдохновение из Интернета: маловероятно, что собственные решения масштабируются до такой степени, чтобы решать имеющиеся энергетические проблемы. Новые инициативы, продвигаемые промышленностью, такие как EcoPort (ранее CTA 2045) и Matter (ранее Connected Home over IP) обещают безопасную связь с малой задержкой с устройствами разных производителей.Технические комитеты, рабочие группы и целевые группы IEEE также играют вспомогательную роль, например, технический комитет IEEE Power and Energy Society по умным зданиям, нагрузкам и потребительским системам. Мы надеемся, что в будущем эти усилия будут беспрепятственно поддерживать описанные здесь концепции «пакетизации» на основе устройств, а не просто служить традиционным нисходящим архитектурам связи и управления.

Также необходимы стимулы для потребителей электроэнергии, чтобы изменить потребление энергии.Сейчас ежедневная стоимость электроэнергии для бытового водонагревателя примерно одинакова, независимо от того, когда водонагреватель включается. У домовладельца нет финансовой выгоды от запуска водонагревателя, когда возобновляемая энергия высока или оптовая цена на электроэнергию низка. Регуляторным органам, коммунальным предприятиям и другим сторонам необходимо будет переосмыслить и переработать программы стимулирования и гибкого спроса, чтобы гарантировать, что взносы и вознаграждения будут справедливыми и равными для всех клиентов. Им также необходимо информировать потребителей о том, как работает программа.

Существует множество прецедентов для решения таких технических и политических задач. Общедоступная система, которая является справедливой, гибкой, доступной, надежной, отказоустойчивой и масштабируемой, очень похожа на Интернет. Пакетное управление энергопотреблением, основная конструкция которого основана на передаче данных в Интернете, принесет те же важные преимущества. По мере того, как мы переходим к новому типу сети, основанной на распределенной и возобновляемой генерации, нам потребуются новые технологии и новые парадигмы. К счастью, у нас есть проверенная временем модель, которая указывает нам путь.

Эта статья появилась в печатном выпуске за февраль 2022 г. под названием «Пакетизация энергосистемы».

Термоэлектрический генератор светит там, где не светит солнце

Для внесетевой возобновляемой электроэнергии солнечная энергия, кажется, имеет смысл. Просто бросьте несколько фотоэлектрических панелей на крышу, и все готово, чтобы прикрепить их к человеку, верно? Но маленький грязный секрет короля чистой энергии заключается в том, что очень немногие места на планете получают такое количество солнечного света, которое необходимо для того, чтобы в краткосрочной перспективе оправдать затраты на установку жилых фотоэлектрических панелей, а долгосрочное ценностное предложение не очень тоже хорошо.

Более мрачные места на планете могут извлечь выгоду из этого мощного термоэлектрического генератора (ТЭГ), разработанного и испытанного [TegwynTwmffat] для использования на дровяной печи. Используемые модули TEG [Tegwyn] имеются в продаже и рассчитаны на 14,4 В и 20 Вт каждый. Он мудро начал свои эксперименты с одного модуля; видео ниже показывает разработку этого прототипа. Основная часть работы с ТЭГ заключается в поддержании достаточно низкой температуры холодной стороны модуля для достойной производительности, поскольку модули работают тем лучше, чем выше разница температур между модулями.Ребристый радиатор и вентилятор не подходили для этого приложения, поэтому для отвода тепла был построен блок с водяным охлаждением. Успешный тест привел к масштабированию генератора до 10 модулей с очень впечатляющим радиатором, который производил около 120 Вт. Неплохо, но мы задаемся вопросом, можно ли добиться легкого прироста производительности за счет использования теплоотводящего компаунда на поверхностях модуля.

Использование температурных различий для выработки электроэнергии не является чем-то новым, но в последнее время внимание к этому методу привлекает внимание как к потенциальному источнику экологически чистой энергии.А кто знает? Возможно, работы [TegwynTwmffat] или кого-то из участников Hackaday Prize 2018 откроют новые горизонты и изменят мир. Какова ваша большая идея?

Термоэлектрический генератор на основе оксида меди

может зажечь светодиод

Термоэлектрический генератор на основе оксида меди может зажечь светодиод

Найл Штайнер K7NS.

июль 2011 г.

Всего 16 переходов оксида меди могут создать напряжение, достаточное для зажигания светодиода.


Оксид меди, который образуется на кусках меди, когда их нагревают пламенем, — очень интересный материал. Помимо того, что его можно использовать для других целей, таких как создание фотодатчиков, термисторов, датчиков давления и диодов, его также можно использовать для создания впечатляющего самодельного термоэлектрического перехода, способного производить сотни милливольт при нагревании пламенем.

Изготовление простого термоэлектрического перехода из оксида меди.

Термоэлектрический генератор или узел на основе оксида меди очень легко изготовить.Просто нагрейте два куска обычной медной проволоки в пламени пропана, чтобы сформировать слой оксида меди, а затем поместите две проволоки в контакт друг с другом. Вот и все. Электрический потенциал будет возникать между двумя проводами, когда один провод нагревается до гораздо более высокой температуры, чем другой.

Самый горячий провод будет отрицательным, а более холодный провод будет положительным.

Одиночный переход из оксида меди может легко генерировать достаточный ток, чтобы отклонить измеритель более чем на полную шкалу, когда он настроен на показания от 0 до 50 микроампер или от 0 до 100 милливольт.

Если измеритель установлен на показания от 0 до 500 милливольт, соединение оксида меди может давать показания, превышающие 300 милливольт.

Переключатель рядом со счетчиком является реверсивным переключателем для удобства, когда я хочу поменять местами подключения к счетчику.


Термобатарея на основе оксида меди, состоящая из 16 последовательных спаев.

Эта термобатарея, состоящая всего из 16 соединенных последовательно спаев оксида меди, может вырабатывать от двух до трех вольт при нагревании в пламени.Эта термобатарея показана вверху этой страницы, производя достаточное напряжение, чтобы зажечь светодиод.

Чтобы зажечь один и тот же светодиод, потребуется более 100 термопар из специальной проволоки, соединенных последовательно. Чтобы зажечь один и тот же светодиод, потребуется около 1600 медных и стальных термопар.

Компромисс заключается в том, что проволочные термопары могут легко производить гораздо больший ток, чем это легко сделать с переходом из оксида меди. Обычно переход из оксида меди может легко производить сотни милливольт, тогда как проводной переход может легко производить сотни миллиампер.

Картинки выше говорят сами за себя. Куски провода изготовлены из оголенной медной проволоки 18 awg и имеют длину 3 дюйма от горячих кончиков до концов шпилек. Г-образные изгибы находятся на расстоянии 3/4 дюйма от горячих наконечников. Круглое деревянное крепление для всех частей проволоки имеет диаметр 6 дюймов, а центральная часть выреза имеет диаметр 3 1/2 дюйма.

Все отрезки медной проволоки монтируются с интервалом в 22 1/2 градуса, чтобы они были расположены одинаково по окружности.

Каждый Г-образный провод представляет собой холодную положительную сторону соединения, а каждый более длинный прямой отрезок — горячую отрицательную сторону соединения.

Термоэлектрические соединения образованы оксидом меди между каждым прямым отрезком провода и Г-образным отрезком, лежащим на нем сверху.


В большинстве статей, описывающих проекты оксида меди, обычно обсуждается тема оксида меди (черный) или оксида меди (красный) и задача их разделения. Из большого опыта изготовления термоэлектрических генераторов и других экспериментов с оксидом меди я пришел к выводу, что обычно это просто не имеет значения.Когда устройство из оксида меди изготавливается профессионально, это, конечно, важный вопрос, но в целях домашних экспериментов обычно можно получить впечатляющие результаты, не беспокоясь об отделении черного оксида меди от красного оксида меди.

При нагреве медных изделий обычно верхний слой имеет форму черного оксида, а нижний слой красного оксида но я обнаружил, что слой черного оксида меди может также содержать значительное количество красного оксида меди.

Кусочки черного оксида меди часто отваливаются хлопьями после нагревания куска меди. Однажды я измельчил некоторые из этих черных хлопьев оксида меди в ступке с пестиком, и в результате получился красновато-коричневый порошок, очень похожий на красный оксид меди. Я также провел другие эксперименты, которые показали присутствие красного оксида меди в черных хлопьях оксида меди.


Что происходит?

Всю свою жизнь я читал всевозможные технические книги и статьи, которые мог найти, и могу вспомнить, что видел только одну книгу, в которой рассказывается, как сделать что-то подобное, и ни одной, объясняющей, как работает это устройство.Однако можно с уверенностью сказать, что объяснение можно найти в институционализированной литературе. Не будучи в настоящее время связанным с какими-либо учреждениями, я не имею свободного доступа к большей части их литературы, что делает стоимость ее чтения непомерно высокой. Итак, предлагаю свой взгляд на происходящее.

Под термопарой обычно понимают соединение двух разнородных металлов, но правильнее было бы сказать, что это соединение двух разнородных проводников.Соприкосновение двух окисленных проводов вместе образует соединение оксида меди с оксидом меди. Это не то место, где происходит действие. Оксид меди на обоих проводах следует рассматривать как один сплошной проводник между двумя медными проводами, причем очень короткий. Теперь это можно рассматривать как классическую двухконтурную цепь термопар. У нас есть соединение медь-оксид меди на горячем проводе и противоположное соединение оксида меди-меди на холодном проводе. Имея это в виду, теперь легко рассматривать это устройство как обычную схему термопары.

Легко задаться вопросом, как это устройство вообще могло работать, ведь оксид меди, который находится между двумя проводами, является почти изолятором. Однако оксид меди также действует как термистор с очень высоким отрицательным температурным коэффициентом. Даже «холодный» провод все еще нагревается настолько, что сопротивление оксида меди падает относительно до очень низкого значения, что позволяет течь току.

Я должен отдать должное более старой книге «Простые научные эксперименты» Аурела де Ратти как единственной книге, которую я когда-либо видел, которая знакомит читателя с этим термоэлектрическим генератором на основе оксида меди.В этой книге есть и другие интересные материалы. Он переиздается и продается компанией Lindsay Publications Inc.


Домашняя страница Sparkbangbuzz.

Разработка наилучшей системы термоэлектрического генератора

Блог тектег 2020-11-30T08:52:45+00:00

 Разработать наилучшую систему термоэлектрического генератора?

 

 

    1. потребуется хорошо спроектированный поглотитель жидкости. Не просто слив жидкости, а дизайн с низким расходом (менее 2 литров в минуту).Такой низкий расход снизит требования к мощности насоса. Поток должен быть параллельным, а не последовательным, чтобы сохранить DT для всех модулей, содержащихся в стоке жидкости. Параллельный поток позволяет всем модулям подвергаться воздействию одинаковой входной температуры. Это важнейшее конструктивное соображение, поскольку, если один модуль подвергается воздействию повышенных холодных температур и включен последовательно с другими модулями, этот модуль будет влиять на выходную мощность для этого массива или группы модулей.

 

    1. Горячая сторона TEG требует наилучшего поглотителя тепла с большой площадью поверхности, если это возможно, или анодированной пластины, чтобы принять и поглотить максимальный тепловой поток, прежде чем он пройдет и попадет в окружающую среду.Вы всегда будете рассеивать тепло в атмосферу, хитрость заключается в том, чтобы максимально ограничить эту потерю. Плотный радиатор с большим количеством плотно ребер (анодированных) лучше, но не всегда возможен. В корпусе радиатора тепло поглощается и концентрируется вблизи массива модулей, ограничивая распространение теплового потока к горячим боковым поверхностям модулей, чем короче путь, тем лучше. Если тепловой путь слишком длинный, то тепловое сопротивление материала будет ограничивать его способность достигать своей цели и рассеиваться в окружающей среде, прежде чем он сможет полностью адсорбироваться.

 

    1. Модуль TEG необходимо выбрать правильный модуль для проекта. Не используйте модуль Пельтье, если вы хотите производить большое количество энергии (например, достаточно для зарядки мобильного телефона). Они не предназначены для производства электроэнергии Seebeck. Используйте модули TEG с особыми характеристиками серии TEG1 для 320°C и ниже серии TEG1-PB для применения при температурах выше 250°C до 320°C, каскадные модули CMO до 600°C и вскоре до 750°C.И только оксид CMO до 800°C.

 

    1. Выбор модуля серии TEG1 Если вы разрабатываете приложение с максимальной температурой горячей стороны 320°C, используйте TEG1-12610-5.1, TEG1-4199-5.3, TEG1-1263-4.3 или TEG1-12611 -6,0 для жидкостного охлаждения. Это связано с тем, что эти модули отводят тепло быстрее, потому что они тоньше. Менее полупроводниковый термически быстрее тепловой поток. А поскольку жидкость может быстро отводить большие тепловые потоки, это означает, что больший тепловой поток приводит к большему производству энергии.Если в конструкции используется воздушное охлаждение с радиатором и вентилятором, используйте ТЭГ1-12610-4.3, ТЭГ1-1268-4.3 и ТЭГ1-12611-8.0.

 

    1. Выбор серии TEG1 TEG1B-12610-5.1 — полупроводниковый бутик. Специально разработан для очень высоких температур горячей стороны в диапазоне от 260°C до 320°C. Эти температуры легко достигаются, когда у вас есть большой источник высокой температуры, но вы используете только несколько (4) модулей в своей конструкции, И используете радиатор и вентилятор.Два фактора объясняют, почему приведенное выше утверждение верно. Во-первых, поэтому радиатор не может отводить много тепла; горячая сторона остается горячей, потому что поток тепла ограничен методом отвода. Во-вторых, поскольку вы используете пару модулей, они не могут передавать большое количество тепла сами по себе, поэтому поглощающая пластина не потеряет свою температуру, а разница между температурой источника и горячей пластиной системы ТЭГ будет очень близкой.

 

    1. Выбор серии ТЭГ1-ПБ ТЭГ1-ПБ-12611-6.0 эти модули оптимизированы для температур в диапазоне от 250°C до 340°C и обеспечивают идеальную производительность, когда требуется сложная конструкция с большим источником тепла и большой мощностью. Этого можно добиться, используя проточную воду с прямым пламенем дров, контактирующим с горячей стороной. Нет барьера из стали или чугуна, поскольку эти материалы создают большое сопротивление тепловому потоку.

 

    1. Модуль ТЭГ на базе CMO требуется, если у вас есть источники тепла выше среднего.Примерами являются мусоросжигательные заводы и факельный газ с буровых площадок или выхлопные коллекторы непосредственно от газового двигателя автомобиля или грузовика. Каскадный или оксидный термоэлектрический модуль CMO использует преимущества этих источников тепла и способен выдерживать такие сверхвысокие температуры, при которых другие модули быстро выходят из строя.

 

    1. Интеллектуальное зарядное устройство MPPT Мощность, поступающая от системы ТЭГ, требует метода регулирования. В идеале наилучшая эффективность термоэлектрического генератора ТЭГ достигается, когда сопротивление массива модулей меньше или равно сопротивлению нагрузки.Нагрузкой является либо аккумуляторная батарея, либо двигатели, освещение и т. д. Это имеет решающее значение для получения максимальной мощности. Без этого интеллектуального контроллера/зарядного устройства практически невозможно добиться максимальной эффективности генератора ТЭГ. Также очень важно проектировать наименьшее количество модулей последовательно, чтобы свести сопротивление Ом к минимуму.

 

  1. Состояние батареи Если батареи, которые вы используете, старые, не могут принимать заряд и имеют высокое сопротивление, независимо от того, насколько хорошо работает ваша система ТЭГ, вы не сможете полностью зарядить свои батареи.Крайне важно поддерживать ваши батареи, чтобы они работали наилучшим образом. Системы TEG идеально подходят для продления срока службы батарей, поскольку они постоянно заряжаются, а срок службы батарей увеличивается на 20–30 %. Постоянная зарядка аккумулятора продлевает срок службы. В отличие от солнечной, которая заряжает батареи только в течение короткого периода времени. Аккумуляторы разряжаются и их нужно перезаряжать. Этот процесс вверх и вниз сокращает срок службы батарей. Сокращение циклов снижения напряжения уменьшает накопление сульфата в аккумуляторе, продлевая срок его службы.

Моделирование и симуляция термоэлектрического генератора: 8 вещей, которые вы должны знать

При правильном выполнении большинство термоэлектрических генераторов (ТЭГ) успешны. Ниже вы найдете множество преимуществ моделирования и симуляции термоэлектрических генераторов, о которых большинство людей не подозревают, что они помогут их проекту добиться успеха.

Если вы не знакомы с термоэлектрическими генераторами, см. «Как работают термоэлектрические генераторы»

Также обратите внимание, хотя эта статья написана для термоэлектрических генераторов, статья также относится к термоэлектрическому охлаждению.Термоэлектрическое охлаждение также известно как TEC, TED, твердотельное охлаждение, охлаждающие чипы, термоэлектрические охладители и электрическое охлаждение.

Я разговаривал со многими людьми, которые считают, что нет необходимости в моделировании и моделировании термоэлектрических генераторов. Хотя в то время я считал, что это абсолютно необходимо, я еще не написал этот пост. Итак, у меня не было подробного описания всех преимуществ и того, почему проекты термоэлектрических генераторов могут потерпеть неудачу без моделирования и симуляции.

Вы рассматриваете продукт или приложение для термоэлектрического генератора? Откуда вы знаете, что ваша идея сработает? Мы переводили проекты из неработающих в отлично работающие. Как мы это сделали?

В других случаях мы занимались проектами, которые работают, но используют модуль, который слишком дорог для того малого, что он делает, или используют слишком много модулей термоэлектрических генераторов по слишком высокой цене и со слишком низкой производительностью. Как мы это исправили? Смотри ниже.

 

1. Что такое моделирование и симуляция термоэлектрического генератора (ТЭГ)?

Модель термоэлектрического генератора является инженерным инструментом.Инструмент, использование которого составляет очень большую часть инженерного процесса. Этот инструмент обычно состоит из программного кода. Программный код используется для воспроизведения поведения термоэлектрического генератора. Зачем нам копировать поведение термоэлектрического генератора? Продолжайте читать ниже.

Модели термоэлектрических генераторов могут использовать математические функции для представления физики термоэлектрических генераторов. Эти модели имеют входы и выходы. Входными данными являются такие вещи, как геометрия термоэлектрического генератора, свойства материала и условия эксплуатации.Выходы — это такие вещи, как электрическое напряжение, электрический ток, выходная мощность и тепловые потоки.

Теперь мы знаем, что такое модель термоэлектрического генератора, что такое имитация термоэлектрического генератора? Моделирование термоэлектрического генератора — это процесс использования модели термоэлектрического генератора для воспроизведения того, что будет делать термоэлектрический генератор или как он будет вести себя в вашем продукте или приложении.

Моделирование термоэлектрического генератора используется для выяснения того, что происходит на выходе при изменении входных данных.Выходные данные моделирования могут сказать вам, как изменится выходная мощность термоэлектрического генератора при изменении условий работы термоэлектрического генератора или при изменении конструкции термоэлектрического генератора. Без моделирования термоэлектрического генератора невозможно узнать, будет ли данная конструкция соответствовать требованиям продукта или приложения, пока не будет потрачено много денег на создание прототипа и тестирование конструкции. Довольны ли вы тем, что тратите много времени и денег на прототипирование и тестирование, не зная, правильно ли спроектирован прототип и будет ли он вообще работать?

 

 

2.Для чего необходимо моделирование и симуляция термоэлектрических генераторов?

Проще говоря, моделирование и симуляция термоэлектрического генератора экономит много времени и денег.

Если моделирование термоэлектрического генератора не используется, используется метод проб и ошибок. И этот метод проб и ошибок часто терпит неудачу. Этот метод проб и ошибок выглядит следующим образом. Сначала выберите полуслучайный готовый модуль термоэлектрического генератора. По прошествии длительного времени на закупку деталей, сборку, подключение приборов и ходовые испытания термоэлектрический генератор не работал так, как хотелось бы.Затем найдите другой модуль полуслучайного термоэлектрического генератора и пройдите тот же трудоемкий и дорогостоящий процесс угадывания, сборки, тестирования, повторения. Может быть, на этот раз он станет немного ближе к тому, что мы хотим, или, может быть, немного дальше. Может быть, это работает, но дизайн слишком дорогой. Этот процесс проб и ошибок может продолжаться до тех пор, пока не закончится бюджет или время. Так что мы можем сделать? Используйте инженерный инструмент, такой как моделирование и симуляция термоэлектрического генератора.

Термоэлектрические генераторы имеют множество параметров, влияющих на их конструкцию и выходную мощность.Кроме того, термоэлектрические генераторы подвержены многим условиям эксплуатации, которые влияют на выходное напряжение, ток и выходную мощность термоэлектрического генератора. Моделирование и симуляцию можно использовать для быстрого определения того, как будет работать продукт или приложение термоэлектрического генератора, без заказа каких-либо деталей, без создания чего-либо, без каких-либо инструментов и без каких-либо испытаний. Представьте себе экономию средств и времени. Сотни или тысячи симуляций могут быть выполнены за время, необходимое для создания и тестирования всего одного физического образца.

Сколько проб и ошибок требуется для сборки и испытаний, чтобы найти конструкцию, отвечающую требованиям к конструкции термоэлектрического генератора? Никто не знает, и это ключевой момент, почему мы используем моделирование и моделирование термоэлектрических генераторов.

 

3. Почему бы не использовать спецификации производителей вместо моделирования и симуляции?

Можем ли мы вместо моделирования и симуляции использовать спецификации производителей? Нет. Технические паспорта производителей представляют собой только одну из бесконечного числа возможных конструкций модулей термоэлектрических генераторов.Шансы на то, что именно этот дизайн окажется нужным для вашего продукта или приложения, очень и очень малы. Если вам очень повезло и готовый модуль — это то, что вам нужно, эта конструкция представлена ​​в техническом паспорте только с одним или двумя рабочими условиями, но существует много рабочих условий для реального продукта или приложения. Если термоэлектрический генератор работает при одном рабочем режиме, следует ли считать, что он будет работать при всех рабочих условиях? №

Кроме того, спецификация ничего не знает о вашем приложении, спецификация знает только модуль.Специфические для приложения переменные (все, что находится за пределами модуля) имеют огромное значение для работы термоэлектрических генераторов. Если вам не повезет, в технических описаниях производителей, скорее всего, будет указано совсем другое, чем вы получите при использовании модуля термоэлектрического генератора в своем приложении. Такой подход к техническому описанию приводит к дорогостоящим и трудоемким методам проб и ошибок, которым не видно конца.

 

Носители заряда термоэлектрических генераторов

 

4.Для чего еще можно использовать моделирование и моделирование термоэлектрических генераторов?

Моделирование и имитация термоэлектрических генераторов — это инженерный инструмент, который можно использовать для проектирования и оптимизации.

Проектирование — это процесс преднамеренного выбора входных переменных приложения для получения желаемого результата или производительности проекта. Здесь вместо того, чтобы выбирать случайный модуль, вы проектируете модуль так, чтобы он делал то, что ему нужно. Или вы можете разработать систему для модуля.

При разработке модуля часто получается более одного проекта, который будет соответствовать требованиям приложения. Как мы выбираем лучший дизайн из всех возможностей? С оптимизацией.

Оптимизация термоэлектрического генератора — это процесс выбора наилучшей конструкции из множества возможных конструкций, которая будет соответствовать требованиям продукта или области применения термоэлектрического генератора.

Моделирование и симуляция — это инструменты, используемые для оптимизации термоэлектрического генератора.

5. Каковы преимущества моделирования и имитации термоэлектрических генераторов?

Как упоминалось выше, при моделировании и моделировании термоэлектрического генератора достигается значительная экономия средств и времени. Затраты снижаются за счет того, что не нужно делать столько циклов проб и ошибок, которые обходятся очень дорого. Вот список преимуществ термоэлектрического моделирования и симуляции.

  • Сокращение времени на закупку существующих деталей
  • Сокращение затрат и времени на прототипирование новых деталей
  • Сокращение времени и стоимости сборки
  • Снижение затрат на испытательное оборудование
  • Сокращение времени тестирования (человеко-часы)
  • Уменьшено время на повторение всего вышеперечисленного, когда не получилось с первого (или второго, или третьего…) раза методом проб и ошибок.

Как уже упоминалось, для проектирования и оптимизации можно использовать моделирование и моделирование термоэлектрических генераторов. Это экономит дополнительные расходы, которые не обсуждались ранее.

Конструкция и оптимизация термоэлектрического генератора предотвращают следующее.

  1. Излишняя конструкция — Излишняя конструкция возникает, когда превышены проектные требования. Например, требуется 10 Вт выходной мощности, но у нас есть выходная мощность 15 Вт. Это может звучать хорошо, но дополнительные 5 ватт приходится платить за каждый проданный продукт.Если требуется 15 Вт, то это должно быть требованием.
  2. Under Design — Under design возникает, когда продукт или приложение не соответствует проектным требованиям или не отвечает всем проектным требованиям. Стоимость, связанная с недостаточным дизайном, — это продукт, который плохо работает. Плохо работающий продукт — это тот, который клиенты не покупают. И это высокая цена.

 

 

6. Каковы недостатки термоэлектрического моделирования и симуляции?

Требуется большой опыт, чтобы правильно использовать моделирование термоэлектрических генераторов для моделирования, проектирования и оптимизации.Это недостаток, потому что экспертиза редка. Можно подумать, что при наличии многих производителей термоэлектрических модулей опыт проектирования, моделирования и имитации термоэлектрических генераторов будет в изобилии. К сожалению, это не случай.

 

7. Кому необходимо моделирование и моделирование термоэлектрических генераторов?

Проекты, которые не имеют неограниченного бюджета или неограниченного времени для проб и ошибок, являются хорошими кандидатами для моделирования и имитации термоэлектрического генератора.Если провал проекта недопустим, проект является хорошим кандидатом для моделирования и имитации термоэлектрического генератора.

 

 

8. Могу ли я самостоятельно смоделировать и смоделировать термоэлектрический генератор?

Абсолютно. Если у вас есть интерес, время и терпение, которые требуются, моделирование и симуляция термоэлектрического генератора могут быть интеллектуально очень сложными и полезными. Пожалуйста, ознакомьтесь с прикрепленной ниже опубликованной, рецензируемой и отмеченной наградами журнальной статьей, которая поможет вам начать работу с моделированием и симуляцией термоэлектрического генератора.

Для этой опубликованной работы мы обнаружили после обзора многих моделей и симуляций в существующей литературе, что существует много общих недостатков моделирования термоэлектрических генераторов. Эти недостатки включали неспособность точно воспроизвести данные экспериментальных испытаний с помощью модели и моделирования, некоторые факторы считаются незначительными, когда это не так, недостаточное количество деталей для представления всей физики термоэлектрического генератора, использование моделей, которые слишком медленны для выполнения требуемых задач. задачи моделирования, а модели ограничены в возможностях своей платформы.В ходе исследования мы исправили каждый из этих пунктов и сделали их доступными для наших клиентов. Не стесняйтесь читать журнальную статью ниже для получения более подробной информации.

 

В заключение

Экономия времени и средств — два основных преимущества моделирования и имитации термоэлектрических генераторов. Экономия времени и средств достигается за счет устранения большей части проб и ошибок, а также неуверенности в том, будет ли проект когда-либо работать. Это неопределенность, которая существует с подходами, которые не используют моделирование и симуляцию.Моделирование и имитация термоэлектрических генераторов — это инженерный инструмент, который также можно использовать для проектирования и оптимизации. Использование этих инструментов симуляции и моделирования приводит к созданию более качественного продукта за счет предотвращения чрезмерного и/или недостаточного проектирования. Использование спецификаций производителей может привести к дорогостоящим методам проб и ошибок.

Компания

Applied Thermoelectric Solutions добилась успехов в моделировании и моделировании термоэлектрических генераторов. Недавно мы получили награду «Выбор редактора» от Journal of Electronic Materials (JEM) , а также выиграли всемирный конкурс открытых инноваций с использованием термоэлектрических генераторов . У нас есть возможности для моделирования и симуляции, проектирования и оптимизации термоэлектрических генераторов, которых нет больше нигде.

Что вы думаете о термоэлектрическом моделировании и моделировании? Какие еще преимущества или недостатки мы не упомянули? Пожалуйста, оставьте комментарий ниже. Если вам понравился пост или вы знаете кого-то, кто хотел бы, поделитесь им в своей любимой социальной сети.

Расскажите нам о своей проблеме с термоэлектрическими генераторами.

Свяжитесь с нами, чтобы начать сегодня.

Наше отмеченное наградами исследование в области моделирования и имитации термоэлектрических генераторов термоэлектрический генератор-teg-моделирование-моделирование-безопасность

Технические, инженерные и консультационные услуги для вашей идеи, применения или продукта в области термоэлектрического охлаждения или производства термоэлектрической энергии.

  • Преодолеть текущее испытание
  • Выбирайте самый быстрый, наименее рискованный и самый эффективный путь к своим целям
  • Ваша идея до прототипа и далее

Теперь принимаются все криптовалюты, включая биткойн! Свяжитесь с нами для любых дополнительных альтернативных способов оплаты.

Работайте с нами

Ознакомьтесь с нашими услугами

Присоединяйтесь к нашему списку адресов электронной почты

Другие страницы, которые могут вам понравиться
  1. Наши услуги
  2. Наша работа
  3. Как работают термоэлектрические генераторы
  4. Медицинская термоэлектрика
  5. Моделирование и симуляция термоэлектрического генератора — 8 вещей, которые нужно знать
  6. Победили в инновационном конкурсе по использованию термоэлектрических генераторов
  7. Импульсная термоэлектрика
  8. Переходная термоэлектричество
  9. Мы судили в конкурсе инноваций NASA Tech Briefs 
  10. Прикладные термоэлектрические решения отмечены наградой «Выбор редакции»

Нравится этот пост?

Понравился пост? Не нравится пост? Пожалуйста, оставьте комментарий ниже! И поделиться в социальных сетях

 

 

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.