Термоелектричний агрегат

Реферат: UA 101312 U UA 101312 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі прямого перетворення теплової енергії в електричну, а саме до термоелектричних генераторів та теплових насосів, які використовують рідкі теплоносії для нагріву та охолодження термоелектричних модулів. Відомі термоелектричні теплові насоси (ТТН), які використовуються в схемах кондиціонування (Патент US 5862669А, Патент РФ № 2029687 та інші). Перевагою термоелектричних кондиціонерів є те, що вони не використовують фреонів, відзначаються компактністю й високою надійністю. Це забезпечує їм застосування в спеціальних умовах, насамперед на транспорті. Недоліком таких пристроїв є відносно невелика ефективність, внаслідок чого вони потребують потужних джерел живлення - це обмежує можливості їх застосування. Відомі також термоелектричні генератори (ТЕГ), які використовують як джерело енергії відхідну теплоту двигунів внутрішнього згоряння (http://people.clarkson.edu/~bhelenbr/Research_Pages/Students_files/m.s.pdf, http://repositorium.sdum.uminho.pt/xmlui/bitstream/handle/1822/15737/2011-010315_final.pdf?sequence=1). Поєднання такого ТЕГ з термоелектричним тепловим насосом в єдиному агрегаті дозволить забезпечити функціонування кондиціонера без використання додаткового джерела електроенергії, підвищить енергоефективність системи в цілому. Як найближчий аналог прийнятий термоелектричний генератор (Патент України № 83157 від 27.08.2013, фіг. 1). Він містить термоелектричні батареї 4, 5 у вигляді тонких пластин з чотирма отворами, що утворюють колектори для проходу нагрівального та охолоджуючого теплоносіїв. Між термобатареями за допомогою еластичних ущільнюючих прокладок 13 утворюються канали для проходу теплоносіїв. Необхідні параметри ТЕГ (потужність та напруга) забезпечуються набором відповідної кількості термобатарей, які затискаються між двома плитами 1, 6 за допомогою стяжок 14, що проходять скрізь отвори в пластинах. Теплоносії, що надходять через вхідні колектори, розподіляються по відповідних каналах, що утворюються між термобатареями за допомогою ущільнюючих прокладок 13, які перешкоджають можливості змішування потоків й протіканню рідини. Зрештою теплоносії проходять скрізь канали, й надходять до вихідних отворів, що розташовані з протилежної сторони пластини. Завдяки інтенсивному теплообміну в каналах виникає тепловий потік скрізь термоелектричні батареї від гарячого теплоносія до холодного. Між поверхнями термобатарей виникає різниця температур, що в свою чергу призводить до виникнення електрорушійної сили в електричному колі генератора. В разі подачі на термобатареї живлення від стороннього джерела електроенергії такий пристрій може бути використаний у зворотному циклі, тобто як тепловий насос. В основу корисної моделі поставлена задача в термоелектричному агрегаті, який поєднує в єдиній конструкції термоелектричний тепловий насос та термоелектричний генератор, що забезпечує живлення теплового насоса за рахунок теплових відходів силової установки транспортного засобу або іншого джерела теплової енергії. Пропонована корисна модель дозволяє суттєво підвищити ефективність використання паливних ресурсів та забезпечує можливості більш широкого використання термоелектричних кондиціонерів. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що термоелектричний агрегат, що містить термобатареї з чотирма отворами які утворюють колектори для проходу холодного та гарячого теплоносіїв, торцеві плити, стяжки та ущільнюючі прокладки, що утворюють канали для проходу теплоносіїв, згідно з корисною моделлю, термобатареї розділено на дві секції за допомогою металевої пластини з двома отворами, які утворюють спільний для обох секцій колектор холодного теплоносія, інші колектори теплоносія в секціях відокремлено один від одного за допомогою згаданої вище роздільної пластини, а одна з секцій термобатарей електрично підключена як навантаження до термобатарей другої секції через електронний регулятор. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де показано схему термоелектричного агрегату, що пропонується, фіг. 2, де 1 - торцева плита; 2 - термоелектрична батарея ТТН; 3 - роздільна пластина; 4, 5 - термоелектрична батарея ТЕГ; 6 - торцева плита; 7 - вихід теплоносія системи кондиціонування; 8 - вхід теплоносія системи кондиціонування; 9 - вихід холодного теплоносія; 10 - вхід гарячого теплоносія; 11 - вхід холодного теплоносія; 12 - вихід гарячого теплоносія; 1 UA 101312 U 5 10 15 20 25 Термоелектричний агрегат складається з двох секцій термобатарей (1 та 4, 5), які являють собою пластини з отворами для проходу теплоносіїв. Секції розділені між собою за допомогою металевої пластини 3 з двома отворами для проходу холодного теплоносія. Між термобатареями, пластиною й плитами за допомогою еластичних ущільнюючих прокладок утворюються канали для проходу теплоносіїв. Необхідні параметри ТЕГ (потужність та напруга) та ТТН (температура теплоносія на виході) забезпечуються набором відповідної кількості термобатарей, які затискаються між плитами 1 та 6 за допомогою стяжок. Це надає необхідну щільність конструкції. Теплоносії, що надходять через вхідні колектори, розподіляються по відповідних каналах, що утворюються між термобатареями за допомогою ущільнюючих прокладок, які перешкоджають можливості змішування потоків й протіканню рідини. Зрештою теплоносії проходять скрізь канали, й надходять до отворів, що розташовані на протилежній стороні пластин й утворюють вихідні колектори. До секції ТЕГ подаються гарячий та холодний теплоносії. Завдяки інтенсивному теплообміну в каналах відбувається протікання теплоти скрізь термоелектричні батареї ТЕГ від гарячого теплоносія до холодного. Між поверхнями термоелектричних батарей виникає різниця температур, що в свою чергу приводить до виникнення електрорушійної сили в електричному колі генератора. Живлення від секції ТЕГ через електронний регулятор (ЕР) надходить до термобатарей секції ТТН. Секція ТТН мас один спільний з секцією ТЕГ колектор, в який надходить холодний теплоносій. Інші колектори секцій відокремлені один від одного. В другий колектор ТТН надходить теплоносій з системи кондиціювання. На поверхні термобатарей ТТН, яка контактує з цим теплоносієм, відбувається поглинання теплової енергії й відповідне охолодження теплоносія. Відведення теплоти від тепловиділяючих поверхонь термобатарей ТТН здійснюється холодним теплоносієм. Кількість термобатарей в секціях розраховується таким чином, щоб потужність ТЕГ забезпечувала режим максимального споживання електроенергії ТТН. В інших режимах навантаження ТТН частина електроенергії ТЕГ може подаватись у зовнішню електричну мережу. Блок-схему термоелектричного агрегату наведено на Фіг. 3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Термоелектричний агрегат, що містить термобатареї з чотирма отворами, які утворюють колектори для проходу холодного та гарячого теплоносіїв, торцеві плити, стяжки та ущільнюючі прокладки, що утворюють канали для проходу теплоносіїв, який відрізняється тим, що термобатареї розділено на дві секції за допомогою металевої пластини з двома отворами, які утворюють спільний для обох секцій колектор холодного теплоносія, інші колектори теплоносія в секціях відокремлені один від одного за допомогою згаданої вище роздільної пластини, а одна з секцій термобатарей електрично підключена як навантаження до термобатарей другої секції через електронний регулятор. 2 UA 101312 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3