доктор технических наук, доцент, доцент кафедры теоретической и общей электротехники
367026 г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70, Россия
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026, Russia
кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой электротехники и электропривода
364051, г. Грозный, пр. Х.А. Исаева, д. 100, Россия
Cand. Sci. (Technical), Assoc. Prof., Head of the Department of Electrical Engineering and Electric Drive
100 H.A. Isaeva Ave., Grozny 2364051, Russia
аспирант кафедры теоретической и общей электротехники
367026 г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70, Россия
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026, Russia
аспирант кафедры теоретической и общей электротехник
367026 г. Махачкала, пр. И.Шамиля,70, Россия
70 I. Shamilya Ave., Makhachkala 367026, Russia
Цель. Целью научной работы является разработка математической модели термоэлектрической полупроводниковой системы (ТЭС) для визуализации температурных полей объектов и исследование протекающих в ней теплофизических процессов.
Метод. Разработана ТЭС для визуализации температурных полей плоских объектов с использованием жидкокристаллической пленки. Ее особенностью является повышение точности измерений за счет более точного сопряжения объекта и прибора. Проведено математическое моделирование системы, выполненное на основе решения нестационарной двумерной задачи теплопроводности с локальными истоками и стоками теплоты по площади жидкокристаллической пленки.
Результат. Получены графики зависимости: двумерное распределение температуры по поверхности жидкокристаллической пленки при наличии истоков и стоков теплоты, изменение холодопроизводительности, холодильного коэффициента, напряжения питания термоэлектрического модуля (ТЭМ) от перепада температур между спаями для различных значений тока питания.
Вывод. В результате расчетов установлено, что цветовая гамма жидкокристаллической пленки существенно меняется при наличии истоков и стоков теплоты по ее поверхности. При предварительной калибровке система позволяет не только визуализировать картину температурного поля объекта, но и определить значение его температуры в каждой точке. В соответствие с расчетными данными определено, что для обеспечения полноценной работы ТЭС могут быть использованы стандартные ТЭМ марки ICE-71 со следующими рабочими характеристиками: диапазон мощностей - от 16 до 35 Вт при среднем перепаде температур между спаями 55 К, ток питания - 28 А при потребляемой мощности от 40 до 90 Вт, холодильный коэффициент - от 0,38 до 0,43.
Objective. The research objective is to develop a mathematical model of a thermoelectric semiconductor system to visualize the temperature fields of objects and study the thermophysical internal processes.
Methods. A thermoelectric semiconductor system was developed for visualizing the temperature fields of flat objects using a liquid crystal film. Its feature is to increase the accuracy of measurements due to a more accurate coupling of the object and the device. A mathematical simulation of the system was performed based on the solution of a dynamic two- dimensional heat conduction problem with local heat sources and sinks over the area of a liquid crystal film.
Results. Dependency graphs were obtained for the dependency of two-dimensional temperature distribution over the surface of the liquid crystal film in the presence of heat sources and sinks, the change in the cooling capacity, the cooling ratio, the supply voltage of the thermoelectric module on the temperature difference between the junctions for different values of the supply current.
Conclusion. As a result of calculations, it was found that the color gamut of a liquid crystal film changed significantly in the presence of heat sources and sinks on its surface. During pre-calibration, the system allows visualization of the object temperature field and determines the value of its temperature at each point. Following the calculated data, it is determined that to ensure the entire operation of the thermoelectric semiconductor system, a standard thermoelectric module ICE-71 can be used with the following specifications: power range – 16 to 35 W with an average temperature difference between the junctions – 55 K, the supply current – 28 A with a power consumption of 40 to 90 W, the cooling ratio is from 0.38 to 0.43.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.