Энергосберегающий термоэлектрический генератор для питания аппарата охлаждения тепловыделяющих электронных компонентов

Цель. В статье рассматриваются энергосберегающие термоэлектрические генераторы для автономного питания аппарата охлаждения тепловыделяющих электронных компонентов.

Метод. Применены методы моделирования теплообменных процессов при функционировании термоэлектрических генераторов на основе эффекта Зеебека. Нагретые и охлажденные зоны генератора топологически разнесены в пространстве для уменьшения паразитного кондуктивного переноса. Полупроводниковые ветви изготовлены по тонкопленочной технологии для уменьшения паразитных Джоулевых тепловыделений. Материалы спаев и электродов подобраны с учетом энергии электронов.

Результат. Энергосбережение процессов повысилось в термоэлектрических генераторах за счет снижения паразитных Джоулевых тепловыделений, уменьшения паразитного кондуктивного переноса и дополнительного получения энергии от металлических электродов.

Вывод. Для повышения энергосбережения термоэлектрических генераторов для автономного питания аппарата охлаждения тепловыделяющих электронных компонентов необходимо нагретые и охлажденные зоны генератора топологически разнести в пространстве на разные уровни, причем полупроводниковые ветви изготовить по тонкопленочной технологии и дополнительно охлаждать вентиляцией спаи генератора, а на нагретых спаях дополнительно рекуперировать энергию от тепловыделяющих компонентов.

1. Патент РФ №2335825. Термоэлектрическое устройство с высоким градиентом температур / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М.// 10.10.2008.

2. Патент РФ № 2417356. Способ оптимизации режимов работы термоэлектрической батареи с учетом геометрических и электротеплофизических параметров при импульсном питании / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А. // Б.И. № 12, 2011.

3. Патент РФ №2449417. Способ охлаждения полупроводниковых тепловыделяющих электронных компонентов через биметаллические термоэлектрические электроды / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева С.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А. // Б.И. № 12, 2012.

4. Патент РФ № 2565523. Устройство охлаждения на основе наноплёночных термомодулей/ Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Нежведилов Т.Д., Челушкина Т.А. // Б.И. № 29, 2015.

5. Патент РФ № 2575614. Термоэлектрический генератор с высоким градиентом температур между спаями / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Челушкина Т.А., Челушкин Д.А. // Б.И. № 5, 2016.

6. Патент РФ № 2595911. Термоэлектрический тепловой насос с наноплёночными полупроводниковыми ветвями / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Челушкина Т.А., Челушкин Д.А. // Бюл. №24, 2016.

7. Патент РФ № 2575618. Термоэлектрическое устройство с тонкопленочными полупроводниковыми ветвями и увеличенной поверхностью теплоотвода / Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Челушкина Т.А., Челушкин Д.А. // Бюл. №5, 2016.

8. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Т.2. Термоэлектрические преобразователи энергии. Киев, Черновцы: Институт термоэлектричества, 2003. 386c.

9. Гаджиев Х.М., Исмаилов Т.А. Полупроводниковые термоэлектрические энергоэффективные устройства / Санкт-Петербург: Лань, 2020. 124 с.

10. Гаджиев Х.М., Ахмедов М.Э., Гаджиева С.М., Курбанова П.А. Термоэлектрические процессы в экономичном светотранзисторе / Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. Махачкала: ФГБОУ ВПО ДГТУ, 2019. Т.46. №3. С.8-19.

11. Гаджиев Х.М., Курбанов И.М., Гаджиев Д.С. Декомпрессионный полупроводниковый термоэлектрический опреснитель / Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. Махачкала: ФГБОУ ВПО ДГТУ, 2019. Т.46. №4. С.8-18.

12. Исмаилов Т.А., Гаджиева СМ. Термоэлектрические полупроводниковые интенсификаторы теплопередачи // Изв. Вузов, Приборостроение. Спб. 1994. Т.37. № 11-12. С.74-75.

13. Исмаилов Т.А., Гаджиева СМ. Экспериментальные исследования полупроводниковых термоэлектрических интенсификаторов теплопередачи контактного типа // Изв. Вузов, Приборостроение. СПб. 1995. Т.38. №3-4. С.51-53.

14. Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М., Гаджиева СМ. Термоэлектрические полупроводниковые системы теплоотвода и охлаждающие устройства // Холодильное дело. М. 1997. №4. С.32-33.

15. Исмаилов Т.А., Гаджиев Х.М. Применение полупроводниковых термоэлектрических модулей для формирования топологии температурных полей с целью термотренировки тканей человеческого организма // Мониторинг. Безопасность жизнедеятельности. СПб.: Элмор. 1997. №2. С 48-49.

16. Anatychuk L.I. Physics of Thermoelectricity. Kyiv, Chernivtsi: Institute of Thermoelectricity. 1998.

17. Harpstep Taseph W.C. Improved spacecraft heat regection with practical thermoelectric. Energy convers. N.Y., 1980, p. 126.

18. Jianzhong Z., Tiemin W. Application of the thermoelectric cooler in the seventeenth chiniesse retrievable satelite // Abstracts of the 17th Int. Conf. on Thermoelectrics, Nagoya, Japan, 1998, p.81.

19. La thermeelelectricite: utisee pour le refreidissement electronique et pour lo survie dess homines travaillant en milieux extremes / Steerholm Tohn / techn.mod. 1989,81, N1-3.

20. Sulin A. Knowledge representation for ТЕ devices engineering // Abstracts of the 17th Int/ Conf/ on Thermoelectrics, May 25-26, 1998, Nagoya, Japan, 1998, p. 82.