ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИНТЕНСИФИКАТОР ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРОТОЧНОГО ТИПА

Цель. Целью исследования является разработка конструкции, обеспечивающей повышение интенсивности теплообмена между средами и оптимизацию энергетических и массогабаритных показателей приборов.

Метод. Применен метод теоретического исследования термоэлектрического интенсификатора теплопередачи, в котором за счет использования принудительного продува воздушного потока вдоль спаев термоэлементов обеспечивается более высокий коэффициент теплообмена между последними и движущимися в транспортных зонах средами, температура которых подлежит изменению.

Результат. Предложена конструкция термоэлектрического интенсификатора теплопередачи, в которой для увеличения коэффициента теплообмена между спаями термоэлементов и движущимися в транспортных зонах средами использован принудительный продув воздушного потока в соответствующих зазорах посредством вентиляторных агрегатов. Рассмотрена модель прибора, построенная на основе решения уравнений теплового баланса по потокам сред в транспортных зонах, поверхностям термоэлектрической батареи, зазорах между транспортными зонами и поверхностями батареи для условий прямотока. Проведены теоретические исследования интенсификатора теплопередачи по разработанной модели. Получены зависимости изменения температуры сред на выходе интенсификатора теплопередачи от величины коэффициента теплообмена между спаями термоэлектрической батареи и воздушной средой в зазоре при фиксированной величине тока питания термоэлектрической батареи, равной 5 А.

Вывод. Установлено, что увеличение разницы температур сред на входе способствует более резкому убыванию функций зависимости предельных длин термоэлектрической батареи от коэффициента теплообмена между спаями термоэлектрической батареи и воздушной средой в зазоре при постоянном токе питания. 

1. Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопере- дачи. - СПб.: Политехника. - 2005. - 534 с.

2. Анатычук Л.И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. - Киев: Наукова Думка. - 1979. - 768 с.

3. Булат Л.П. Прикладные исследования и разработки в области термоэлектрического охлаждения в России // Холодильная техника. - 2009. - №7. - С. 34-37.

4. Малкович Б.Е.-Ш. Термоэлектрические модули на основе сплавов теллурида висмута // Доклады XI Межгосударственного семинара «Термоэлектрики и их применение». - Санкт-Петербург. - 2008. - С. 462-468.

5. Дрейцер Г. А., Лобанов И.Е. Предельная интенсификация теплообмена в трубах за счет искусствен- ной турбулизации потока //ИФЖ. 2003. Т.76, №1. 46—51 с.;

6. Дрейцер Г. А., Исаев С. А., Лобанов И. Е. Расчет конвективного теплообмена в трубах с периодиче- скими выступами // Проблемы гидродинамики и теплообмена в энергетических установках. М.: Изд. МЭИ. 2003. Т.1. 57—60 с.;

7. Осипов М. И., Олесевич Р. К., Олесевич К. А. Экспериментальное и численное исследование тепло- обменных аппаратов шнекового типа //Труды Второй Российской национальной конференции по теп- ломассообмену. М.: МЭИ. 2002. Т.6. 159—162 с.;

8. Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические основы и промышленное применение интенси- фикации теплообмена. Под общ. Ред. Ю.Ф. Гортышова / Казань.2012. Изд. дом «Логос» -559с

9. Гортышов Ю. Ф., Олимпиев В. В., Попов И. А. Эффективность промышленно эффективных интен- сификаторов теплопередачи (Обзор. Анализ. Рекомендации) // Известия РАН, Энергетика. 2002. № 3. 102—118 с.;

10. Walker, G., Industrial Heat Exchangers: A Basic Guide, 2nd ed., HemispherePublishing, Washington, 1990.

11. Hewitt, G.F., Heat Exchanger Design Handbook, Begell House, 1990

12. Shah, R.K. Compact Heat Exchangers – Recuperators and Regenerators. In Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy. Kreith F., Yogi Goswami D., Chap.

13. eds. CRC Press, Taylor & Francis Group, 2007. 13.Zimparov V. D. Extended performance evaluation criteria for heat transfer surfaces: Heat transfer through ducts with constant wall temperatures //Int. J. Heat Mass Transfer. 2000. v.43. No 17. P.3137—3150;

14. Chinangad R. S., Master B. I., Thome J. R. Helixchanger Heat Exchanger: Single — Phase and Two-Phase Enhancement // Compact Heat Exchangers and Enhancement Technology for the Process Industries. New York, Wallingford (UK). Begell House, Inc. 1999. P.471—477;

15. Dreitser G. A. Modern problems of cryogenic heat transfer and its enhancement (Generalization of experimental results. Practical recommendations and different applications) //Low Temperature and Cryogenic Refrigeration. Dordrecht, Boston, London. Kruger Academic Publications. 2003. P.201—220;

16. O.G. Martynenko International Journal of Heat and Mass Transfer, Volume 41, Issue 11, June 1998, Pages 1371-1384

17. Muhammad Sajid, Ibrahim Hassan, Aziz Rahman. An overview of cooling of thermoelectric devices// School of Mechanical & Manufacturing Engineering (SMME), National University of Sciences & Technology (NUST), Islamabad, Pakistan/ Texas A&M University at Qatar, P.O. Box 23874, Doha, Qatar. Energy. Volume 118, 1 January 2017, Pages 1035–1043

18. Kazuaki Yazawaa, Ali Shakouria,Terry J. Hendricksb.Thermoelectric heat recovery from glass melt processes// Birck Nanotechnology Center, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, USA/ NASA - Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, Pasadena, CA 91109, USA. Volume 185, 15 December 2016, Pages 598–602

19. Ahmed El-Desouky, Michael Carter,Matthieu A. Andre, Philippe M. Bardet,Saniya LeBlanc. Rapid processing and assembly of semiconductor thermoelectric materials for energy conversion devices//Department of Mechanical & Aerospace Engineering, The George Washington University, USA.Progress in Materials Science. Volume 83, October 2016, Pages 330–382

20. Chhatrasal Gaynera,Kamal K. Kara. Recent advances in thermoelectric materials// Advanced Nanoengineering Materials Laboratory, Materials Science Programme, Indian Institute of Technology Kanpur, Kanpur 208016, India/ Advanced Nanoengineering Materials Laboratory, Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Kanpur, Kanpur 208016, India. Applied Energy. Volume 168, 15 April 2016, Pages 65–74

21. T. Zhang. New thinking on modeling of thermoelectric devices//Institute of Northern Engineering, College of Engineering and Mines, University of Alaska Fairbanks, 306 Tanana Drive, Duckering Building, Fairbanks, AK 99775, USA/ Renewable and Sustainable Energy Reviews. Volume 38, October 2014, Pages 903–916

22. Elena Otilia Virjogheb,Diana Enescua, Elena Otilia Virjogheb. A review on thermoelectric cooling parameters and performance// Department of Electronics, Telecommunications and Energy, Valahia University of Targoviste, Unirii Avenue 18-20, 130082 Targoviste, Dambovita, Romania/ Department of Automatics, Informatics and Electrical Engineering, Valahia University of Targoviste, 130082 Targoviste, Dambovita, Romania.Applied Thermal Engineering. Volume 66, Issues 1–2, May 2014, Pages 15–24

23. Dongliang Zhao,Gang Tan. A review of thermoelectric cooling: Materials, modeling and applications// University of Wyoming, Department of Civil and Architectural Engineering, 1000 E. University Avenue, Dept. 3295, Laramie, WY 82071, USA. Applied Thermal Engineering. Volume 23, Issue 8, June 2003, Pages 913– 935

24. S.B Riffat, Xiaoli Ma. Thermoelectrics: a review of present and potential applications// Institute of Building Technology, School of the Built Environment, The University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK. Applied Thermal Engineering. Volume 64, Issues 1–2, March 2014, Pages 252–262

25. J. Steven Browna, Piotr A. Domanskib. Review of alternative cooling technologies// Department of Mechanical Engineering, Catholic University of America, 620 Michigan Avenue, NE, Washington, DC 20064, USA/ National Institute of Standards and Technology, 100 Bureau Drive, Gaithersburg, MD 20899, USA. Applied Thermal Engineering. Volume 63, Issue 1, 5 February 2014, Pages 33–39

26. Fábio A.S. Mota, Mauro A.S.S. Ravagnani, E.P. Carvalho. Optimal design of plate heat exchangers// Chemical Engineering Graduate Studies Program, State University of Maringá, Av. Colombo, 5790 Maringá, PR, Brazil. Возобновляемые и устойчивые источники энергии комментарии. Том 16, Выпуск 4, Май 2012, Стр. 1883-1891

27. Mazen M. Abu-Hader. Plate Heat Exchangers: Recent Achievements // Faculty of Chemical Engineering, Faculty of Engineering Technology, Ltd.-Balka Applied University Address: P. O. Box: 9515 Al-weibedah, 11191, Amman, Jordan. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Volume 15, Issue 9, December 2011, Pages 4855-4875