ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
40
3. ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. Термоэлектрические генераторы
Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) являются устройствами, в
которых происходит непосредственное преобразование тепловой
энергии в электрическую.
Принцип работы ТЭГ основан на эффекте Зеебека, который
состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных
материалов, при разных температурах контактов этих материалов
протекает электрический ток. Экспериментальные исследования
показали, что величина ЭДС термопары зависит от
используемых
материалов и температур горячего и холодного спаев:
12
()
Е
TT
α
=−
, (3.1)
где α - коэффициент термоЭДС, зависящий от материала; Т
1
и T
2
−
абсолютные температуры горячего и холодного спаев.
Во внешней цепи термопары возникает электрический ток
I, при
этом горячий спай поглощает теплоту из горячего источника в
количестве
Q
1
= α·T
1
·I в секунду, а холодный спай отдает теплоту
холодному телу в количестве
Q
2
= α·T
2
·I.
Разность подведенной и отведенной теплоты составляет удельную
работу тока за секунду времени:
12
()
А
TT I
α
=−⋅
, Вт . (3.2)
Термический КПД процесса преобразования энергии можно
определить через отношение работы к подведенной теплоте:
12 12
11
1
()
t
A
TT ITT
TI T
Q
α
α
η
−⋅ −
== =
⋅
. (3.3)
Из выражения (3.3) следует, что КПД идеального
термоэлектрического преобразователя определяется термическим КПД
цикла Карно и его величина зависит только от температуры горячего и
холодного спаев. В реальных преобразователях неизбежны
необратимые потери энергии из-за внутреннего теплового и
электрического сопротивления проводников, в связи с чем их
фактический КПД существенно ниже.
Физическая природа
термоэлектрического эффекта состоит в том,
что средняя энергия свободных электронов различна в разных
проводниках и по-разному растет с увеличением температуры. В
проводниках, имеющих продольный перепад температур, возникает
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- …
- следующая ›
- последняя »
