кандидат экономических наук, заведующий кафедрой программного обеспечения вычислительной техники и автоматизированных систем,
367026, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70
Cand.Sci. (Economics), Head of the Department of Computer Software and Automated Systems,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
магистрант, кафедра теоретической и общей электротехники,
367026, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70
Master student, Department of Theoretical and General Electrical Engineering,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
кандидат технических наук, старший преподаватель, кафедра теоретической и общей электротехники,
367026, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70
Cand.Sci. (Technical), Senior Lecturer, Department of Theoretical and General Electrical Engineering,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
кандидат технических наук, старший преподаватель, кафедра теоретической и общей электротехники,
367026, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70
Cand.Sci. (Technical), Senior Lecturer, Department of Theoretical and General Electrical Engineering,
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026
Цель. Целью исследования является разработка модели портативного термоэлектрического генератора (ТЭГ), предназначенного для работы при низких температурах окружающей среды, исследование теплофизических процессов происходящих при его работе.
Метод. Создана тепловая модель ТЭГ для условий Крайнего Севера, в которой выделены пять основных блоков: источник теплоты (человек), тепловые аккумуляторы, ТЭГ, реализованный посредством некоторого количества последовательно соединенных термоэлектрических батарей (ТЭБ), теплопроводы и радиаторной системы для интенсификации теплообмена холодных спаев ТЭБ с окружающей средой, на границе которых имеют место граничные условия 2 и 3 рода. На основе тепловой модели разработана математическая модель устройства, включающая в себя решение задач расчета теплопровода, плавления и затвердевания рабочего вещества в тепловом аккумуляторе; генератора электрической энергии, построенного на основе термоэлектрического преобразователя.
Результат. Получены графики зависимости, отражающие основные характеристики разработанной системы, в частности зависимость изменения величины э.д.с. от перепада температур между спаями ТЭГ при различных коэффициентах теплообмена с окружающей средой, к.п.д. ТЭГ от термо-э.д.с.
Вывод. Значение вырабатываемой э.д.с. напрямую связано с перепадом температур между спаями ТЭГ, причем, чем больше величина последнего, тем выше значение э.д.с. Также очевидна прямая зависимость э.д.с. и значений коэффициентов теплообмена с окружающей средой. Для получения большей величины генерируемой э.д.с. необходимо подбирать тепловой аккумулятор, с как можно большей температурой и теплотой плавления. К.п.д. генератора уменьшается при увеличении генерируемой э.д.с. При условиях проведения численного эксперимента максимальная величина к.п.д. составила чуть менее 8 %. В качестве теплопроводов целесообразно использовать тепловые трубы ввиду минимальных тепловых потерь по их длине, а в качестве тепловых аккумуляторов кристаллический сернокислый натрий, кристаллический углекислый натрий, парафин.
Objectives The aim of the study is to develop a model of a portable thermoelectric generator (TEG), designed to operate at low ambient temperatures, the study of thermophysical processes occurring during its operation.
Method A thermal model of TEG for the conditions of the Far North was created, in which five main blocks are distinguished: a heat source (human), heat accumulators, TEG implemented by a certain number of thermoelectric batteries (TEB) connected in series, heat pipes and a radiator system for intensifying heat transfer cold junctions of thermopile elements with the environment, on the border of which there are boundary conditions of the 2nd and 3rd kind. Based on the thermal model, a mathematical model of the device has been developed, which includes solving the problems of calculating the heat conduction, melting and solidification of the working substance in a heat accumulator; an electric energy generator based on a thermoelectric converter.
Result The dependency graphs are obtained, reflecting the main characteristics of the developed system, in particular, the dependence of the change in the emf on the temperature difference between the TEG junctions at various coefficients of heat exchange with the environment, efficiency TEG from thermo-emf.
Conclusion As follows from the obtained data, the value of the generated emf directly related to the temperature difference between the TEG junctions, and the higher the value of the latter, the higher the emf value The direct dependence of the emf is also evident. and values of heat transfer coefficients with the environment. From the graphs presented, we can conclude that to obtain a larger value of the generated emf it is necessary to select a heat accumulator with the highest possible temperature and heat of fusion. C.p.d. generator decreases with increasing generated emf Under the conditions of a numerical experiment, the maximum value of the efficiency amounted to slightly less than 8%. It is advisable to use heat pipes as heat conduits because of the minimum heat loss along their length, and crystalline sodium sulfate, crystalline sodium carbonate, and paraffin as heat accumulators.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.