Евдулов Олег Викторович, доктор технических наук, доцент, доцент кафедры теоретической и общей электротехники,
367026, г. Махачкала, пр. И. Шамиля, 70
Oleg V. Evdulov, Dr. Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Department of Theoretical and General Electrical Engineering,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
Магомедов Давуд Ахмеднабиевич, доктор технических наук, профессор кафедры биотехнических и медицинских аппаратов и систем,
367026, г. Махачкала, пр. И. Шамиля, 70
Davud Ak. Magomedov, Dr. Sci. (Eng.), Prof., Department of Biotechnical and Medical Devices and Systems,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
Магомедов Рамазан Магомедович, старший преподаватель кафедры информационной безопасности,
367026, г. Махачкала, пр. И. Шамиля, 70
Ramazan M. Magomedov, Senior Lecturer, Information Security Department,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
Шихабидов Камал Асхабович, аспирант кафедры теоретической и общей электротехники,
367026, г. Махачкала, пр. И. Шамиля, 70
Kamal A. Shikhabidov, Graduate Student, Department of Theoretical and General Electrical Engineering,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
Цель. Целью исследования является разработка и исследование конструкции термоэлектрического нуль-термостата, отличающейся малым энергопотреблением, в которой высокая точность стабилизации температуры опорных спаев дифференциальных термопар достигается за счет размещения их непосредственно вблизи границы раздела вода - лед.
Метод. Исследование проводилось на экспериментальной модели термоэлектрического нуль-термостата. Для исследования процессов теплообмена осуществлялось визуальное наблюдение за перемещением границы раздела фаз лед-вода в камере нуль-термостата. Регистрировались значения температур у нижнего и верхнего оснований камеры, а также, на горячем и холодном спае термоэлектрического модуля (ТЭМ) с помощью термопар.
Результат. Получены зависимости изменения температуры верхнего и нижнего основания рабочей камеры, а также границы раздела фаз во времени, продолжительности времени полного проплавления льда от тока питания ТЭМ, разности температур, соответственно, между поверхностью холодного спая ТЭМ и нижнего основания рабочей камеры, поверхностью горячего спая термомодуля и верхнего основания рабочей камеры.
Вывод. Установлено, что скорость перемещения границы раздела фаз сильно зависит от величины тока питания термоэлектрической батареи, что соответствует тепловому потоку на верхнем и нижнем основании рабочей камеры. Как следует из приведенных данных, изменение температуры верхнего основания ощутимее, чем нижнего. При токе 2, 4 и 6 А скорость перемещения границы раздела фаз составляет соответственно 0,007 м/ч, 0,01 м/ч и 0,013 м/ч. При этом длительность полного проплавления льда, соответствующая продолжительности функционирования нуль - термостата при изменении тока питания ТЭМ с 2 до 7 А сокращается с 1,91⋅104 c до 1,38⋅104.
Objective. The purpose of the study is to develop and study the design of a thermoelectric null-thermostat, characterized by low power consumption, in which high accuracy of temperature stabilization of the reference junctions of differential thermocouples is achieved by placing them directly near the water-ice interface.
Method. The study was carried out on an experimental model of a thermoelectric null-thermostat. To study heat transfer processes, visual observation of the movement of the ice-water interface in the null-thermostat chamber was carried out. Temperature values were recorded at the lower and upper bases of the chamber, as well as at the hot and cold junctions of the thermoelectric module (TEM) using thermocouples.
Result. The dependences of the change in temperature of the upper and lower base of the working chamber, as well as the phase boundary over time, the duration of time for complete ice penetration on the TEM supply current, and the temperature difference, respectively, between the surface of the cold junction of the TEM and the lower base of the working chamber were obtained , the surface of the hot junction of the thermal module and the upper base of the working chamber.
Conclusion. It has been established that the speed of movement of the phase boundary strongly depends on the value of the supply current of the thermoelectric battery, which corresponds to the heat flow at the upper and lower base of the working chamber. As follows from the data presented, the change in temperature of the upper base is more noticeable than the lower one. At a current of 2, 4 and 6 A, the speed of movement of the phase boundary is 0.007 m/h, 0.01 m/h and 0.013 m/h, respectively. In this case, the duration of complete melting of ice, corresponding to the duration of operation of the null thermostat, when the TEM supply current changes from 2 to 7 A, is reduced from 1,91⋅104 s to 1,38⋅104.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.