vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2016-41-2-49-60vdgtu-112Research ArticleТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ ЭТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ; ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ; СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА)TECHICAL SCIENCE POWER, METALLURGICAL AND CHEMICAL MECHANICAL ENGINEERINGРАЗРАБОТКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТЕПЛОВОГО НАСОСА СПИРАЛЬНОГО ТИПАDEVELOPMENT OF THE ENERGY EFFICIENT THERMOELECTRIC HEAT PUMP OF SPIRAL TYPEИсмаиловТ. А.IsmailovT. A.

кафедра теоретической и общей электротехники

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой. Ректор 

367015 г. Махачкала, пр. И.Шамиля , 70 

doctor of technical Science, Professor, head of Department of theoretical and General electrical engineering, school of computing, computing and energy. The rector, honored scientist of the Russian Federation,

70 I. Shamil Ave, 367015, Makhachkala

dstu@dstu.ruГаджиевХ. М.GadjievH. M.

кафедра радиотехники и телекоммуникаций

кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой

367015г. Махачкала, пр. И. Шамиля , 70

candidate of technical Science, Professor, head of Department of radio engineering and telecommunications

70 I. Shamil Ave, 367015, Makhachkala

gadjiev.xad@mail.ruМагомедоваП. А.MagomedovaP. A.

кафедра теоретической и общей электротехники

аспирант 

367015 г. Махачкала, пр. И. Шамиля , 70

postgraduate student of the Department of theoretical and General electrical engineering, doctor

70 I. Shamil Ave, 367015, Makhachkala

magomedova-pa@mail.ruЧелушкинД. А.ChelushkinD. A.

кафедра теоретической и общей электротехники

аспирант 

367015 г. Махачкала, пр. И.Шамиля , 70

postgraduate student

70 I. Shamil Ave, 367015, Makhachkala

chelushkindima1975@mail.ruФГБОУ ВО «Дагестанский государственный технический университет», Заслуженный деятель науки РФРоссия«Dagestan state technical University»Russian FederationФГБОУ ВО «Даге- станский государственный технический университет»РоссияFSBEE HE «Dagestan state technical University»Russian FederationФГБОУ ВО «Дагестанский государственный техни- ческий университет»РоссияFSBEE HE «Dagestan state technical University»Russian FederationФГБОУ ВО «Дагестанский государственный технический университет»РоссияFSBEE HE «Dage￾stan state technical University»Russian Federation2016270720164124960Copyright © Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Магомедова П.А., Челушкин Д.А., 20162016Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Магомедова П.А., Челушкин Д.А.Ismailov T.A., Gadjiev H.M., Magomedova P.A., Chelushkin D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/112

Аннотация. Обоснована необходимость интенсифицировать процесс теплопередачи в тепловом насосе. Показана возможность использования тепловых насосов для охлаждения жидкости в трубе двигателя.

Предложена новая конструкция теплового насоса спирального типа со светодиодными кольцевыми полупроводниковыми структурами, питание которой осуществляется за счет индукции магнитного поля. Выявлена эффективность светодиодных кольцевых полупроводниковых структур, которые работают при низких температурах за счет разницы энергетических уровней зарядов в p- и n-областях.

Разработана математическая модель для расчета электрических и теплофизических параметров энергоэффективного термоэлектрического теплового насоса спирального типа. Построен график зависимости температуры охлаждаемой жидкости на выходе из энергоэффективного термоэлектрического теплового насоса спирального типа от тока питания.

Доказана эффективность применения термоэлектрического теплового насоса спирального типа для охлаждения двигателя внутреннего сгорания. 

Abstract. The necessity to intensify the process of heat transfer in the heat pump is justified. The possibility of heat pumps using for liquid cooling in the engine pipe is shown. The new heat pump design of spiral type with LED ring semiconductor structures, powered by magnetic induction is proposed. The efficiency of LED ring semiconductor structures that operate at low temperatures due to the difference in the levels of energy charges in p- and n-regions isrevealed.

The mathematical model for the electrical and thermal parameters calculating of energy-efficient thermoelectric heat pump of the spiral type is developed. The diagram of coolant temperature dependence at the outlet of energy-efficient thermoelectric heat pump of spiral type on the supply current is built. The efficiency of spiral type thermoelectric heat pump application for cooling of the internal combustion engine is proven. 

теплообментермоэлектрическое устройствотепловой насосэнергоэффективностьохлаждаемая жидкостьheat exchangethermoelectric deviceheat pumpenergy efficiencycoolantReferencesИсмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопередачи. – С.-Пб.: ОАО «Издательство «Политехник»», 2005. – 534 с.T.A. Ismailov. Thermoelectric semiconductor devices and the heat transfer enhancers. – S.-Pb.: OJSC «Polytechnic «Publisher»», 2005. – 534 p.Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Термоэлектрическое охлаждение тепловыделяющих компонентов микроэлектронной техники. – М.: «Академия», 2012. – 136 с.T.A. Ismailov, H.M. Gadjiev. Thermoelectric cooling fuel components of microelectronic technology. - M .: «Academy», 2012. - 136 p.Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Гаджиева С.М. Многослойное излучающее термоэлектрическое устройство // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. – 2013. - №1.- С.90-93.T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, S.M.Gadjieva. Laminated emitting thermoelectric device. Proceedings of Russian higher educational institutions. Electronics. - 2013. - №1.- pp.90-93.Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Гаджиева С.М. Тонкопленочные термоэлектрические устройства с отводом тепла в виде излучения для охлаждения микросистемной техники // Научное приборостроение. - 2013. – Т.23. - №3. - С.120-124.T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, S.M.Gadjieva. Thin-film thermoelectric devices with heat in the form of radiation for cooling microsystem technology. Scientific instrument. - 2013. - T.23. - No. 3. - pp.120-124.Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Нежведилов Т.Д. Термостабилизация микроэлектронной аппаратуры при помощи полупроводниковых термоэлектрических устройств. - Махачкала: ИПЦ ДГТУ, 2013. – 149 с.T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, T.D.Nejvedilov. Thermal stabilization of microelectronic devices using semiconductor thermoelectric devices. – Makhachkala DSTU CPI, 2013. - 149 p.Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Челушкина Т.А., Челушкин Д.А. Интенсификация теплопереноса от кристалла интегральной схемы к теплоотводу за счет применения нанопленочного термоэлектрического теплового насоса // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. - 2014. - №32. – С. 7-15.T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, T.A.Chelushkina, D.A.Chelushkin. Intensification of heat transfer from the integrated circuit chip to the heat sink through the use nanoplenochnogo thermoelectric heat pump. Bulletin of the Dagestan State Technical University. Technical science. - 2014. - №32. - pp. 7-15.Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Челушкина Т.А., Челушкин Д.А. Высокоэффективные полупроводниковые термоэлектрические устройства и приборы. – Махачкала: ИПЦ ФГБОУ ВПО «ДГТУ», 2014. –112 с.T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, T.A.Chelushkina, D.A.Chelushkin. Highperformance semiconductor thermoelectric devices and appliances. - Makhachkala: CPI VPO «DSTU», 2014. -112 p.Исмаилов Т.А. Гаджиев Х.М. Микроэлектронные компоненты с интегральным использованием эффекта Пельтье и оптического излучения. – Махачкала: ИПЦ ФГБОУ ВО «ДГТУ», 2015. –112 с.T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev. Microelectronic components integrated using the Peltier effect and optical radiation. – Makhachkala: CPI FGBOU IN «DSTU», 2015. -112 p.Гаджиев Х.М. Челушкин Д.А. Полупроводниковое термоэлектрическое устройство для термостатирования компьютерного процессора с применением материалов в состоянии фазового перехода // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – 2015. – №38 – С. 37 – 43.H.M.Gadjiev, D.A.Chelushkin. Solid state thermoelectric device for computer CPU temperature control using materials in a state of transition phase. Herald of Daghestan state technical University. Technical sciences. - 2015. - №38- pp.37-43.Патент RU №2156424. МПК: F28D7/10, F28D21/00. Термоэлектрический полупроводниковый теплообменник / Исмаилов Т.А, Магомедов К.А, Гаджиева С.М, Мурадова М.М.// Опубл. 20.09.2000.Patent RU № 2156424. IPC: F28D7 / 10, F28D21 / 00. The thermoelectric semiconductor heat exchanger. T.A.Ismailov, K.A.Magomedov, S.M.Gadjieva, M.M.Muradova. Publ. 20.09.2000.Патент RU №2405230, МПК: H01L 23/38, H05K 7/20, G06F 1/20. Способ отвода тепла от тепловыделяющих электронных компонентов в виде излучения / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А.// Опубл. 01.06.2009. Бюл. №33.Patent RU № 2405230, IPC: H01L 23/38, H05K 7/20, G06F 1/20. A method of removing heat from the heat generating electronic components in the form of radiation. T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, S.M.Gadjieva, T.D.Nejvedilov, D.A.Chelushkin. Publ. 01.06.2009. Bull. №33.Патент RU №2205279, МПК: F01P3/20. Термоэлектрический автомобильный радиатор / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Зарат А., Гафуров К.А.// Опубл. 27.05.2003. Бюл. №27.Patent RU № 2205279, IPC: F01P3 / 20. Thermoelectric car cooler. T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, Zarat A., K.A.Gafurov. Publ. 27.05.2003. Bull. №27.Патент RU №2098725, МПК: F25B21/02, H01M10/50. Способ охлаждения объекта каскадной термоэлектрической батареей и устройство для его осуществления / Манухин В.В., Дубинин Н.И., Колобаев В.А., Кудрявцев А.В., Волков В.Ю., Марковский М.А.// Опубл. 10.12.1997.Patent RU №2098725, IPC: F25B21 / 02, H01M10 / 50. A method of cooling an object cascade thermoelectric battery and device for its implementation. V.V.Manukhin, N.I.Dubinin, V.A.Kolobaev, A.V.Kudryavtsev, V.Y.Volkov, M.A.Markov. Publ . 10.12.1997.Патент RU №2507613. МПК: G12B 15/06, H01L 23/34, H01L 23/38, H05K 7/20, G06F 1/20. Каскадное светоизлучающее термоэлектрическое устройство / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А.// Опубл. 20.02.2014. Бюл. №5.Patent RU №2507613. IPC: G12B 15/06, H01L 23/34, H01L 23/38, H05K 7/20, G06F 1/20. Cascading light emitting thermoelectric device. T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, S.M.Gadjieva, T.D.Nejvedilov, D.A.Chelushkin. Publ. 02.20.2014. Bull. №5.Патент RU №2368877. МПК: G01K 7/22. Термостат с дискретными полупроводниковыми термоэлектрическими преобразователями/ Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Гафуров К.А.// Опубл. 08.08.2006. Бюл. №27.Patent RU №2368877. IPC: G01K 7/22. Thermostat with discrete semiconductor thermoelectric converters. T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, S.M.Gadjieva, K.A.Gafurov. Publ. 08.08.2006. Bull. №27.Патент RU №2535597, МПК: F28D 15/06. Способ интенсификации теплообмена в тепловой трубе / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д.// Опубл. 20.12.2014. Бюл. №35Patent RU № 2535597, IPC: F28D 15/06. The process of heat transfer enhancement in the heat pipe. T.A.Ismailov, H.M.Gadjiev, S.M.Gadjieva, T.D.Nejvedilov. Publ. 20.12.2014. Bull. №35.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.