Использование дизельного генератора в качестве источника тепла
Дизельные генераторы уже не один десяток лет используются в бытовых и промышленных целях в качестве основного или альтернативного источника электроэнергии. Большинство потребителей отдает предпочтение именно дизельным агрегатам, у которых немало преимуществ перед бензиновыми и газовыми аппаратами. Дизельный двигатель отличается высоким ресурсом, выносливостью и простотой в обслуживании, а дизельное топливо дешевле, чем бензин, и менее горюче, что обеспечивает более безопасное его хранение.
Как всякий двигатель внутреннего сгорания, двигатель дизельного генератора при эксплуатации выделяет большое количество тепла. В то время как коэффициент полезного действия такого двигателя составляет лишь 30-35%, большая часть его энергии (почти две трети) расходуется впустую, превращаясь в тепло, которое в абсолютном большинстве случаев выводится наружу и рассеивается в окружающее пространство.
Подобные траты энергии выглядят попросту расточительством, и при промышленном использовании дизельных генераторов люди всегда задумывались о том, как можно получать пользу от утилизируемого тепла и задействовать все возможности двигателя. Постепенно были разработаны и введены в эксплуатацию устройства, называемые теплообменниками, которые в комплекте с дизельным генератором образуют блочную теплоэлектростанцию.
Система охлаждения дизельного генератора достаточно проста: внутри агрегата циркулирует охлаждающая жидкость (в менее мощных бытовых генераторах может использоваться воздух, но такая конструкция не предусматривает установку теплообменников), которая забирает лишнее тепло у нагревающихся металлических деталей и отдаёт его, проходя через трубки радиатора.
Теплообменник устроен таким образом, что охлаждающая жидкость, проходящая через него, отдаёт накопившееся тепло другой жидкости, циркулирующей в теплообменнике. В качестве такой жидкости, называемой теплоносителем, обычно используется вода. Нагретая вода может использоваться в системах отопления или в технологических целях. Таким образом, большая часть энергии, которая в обычной ситуации расходуется впустую, благодаря установке теплообменника используется с пользой, повышая коэффициент полезного действия двигателя.
Теплообменники могут устанавливаться не только на пути охлаждающей жидкости. Существенные потери энергии в дизельном генераторе происходят с выходом выхлопных газов, температура которых может достигать 600°С. Установка теплообменника в месте выхода выхлопных газов позволит ещё сильнее повысить температуру теплоносителя и свести к минимуму потери энергии.
Использование тепловой энергии двигателя почти в два раза повышает его коэффициент полезного действия, а затраты на установку и обслуживание теплообменников минимальны. Кроме того, их размеры соотносимы с размерами дизельного генератора и не увеличивают его габариты. Наибольшую выгоду их эксплуатация приносит в тех сферах, где одновременно используется и электрическая, и тепловая энергия: в промышленности, сельском хозяйстве и сферах обслуживания.
Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор
https://ria.ru/20211007/spbpu-1753346709.html
Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор
Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор — РИА Новости, 07.10.2021
Электричество из тепла: российские ученые создали передовой генератор
Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разрабатывают термоэлектрический генератор нового поколения, который будет в… РИА Новости, 07.10.2021
2021-10-07T09:00
2021-10-07T09:00
2021-10-07T09:00
наука
технологии
санкт-петербург
санкт-петербургский политехнический университет петра великого
электричество
навигатор абитуриента
университетская наука
россия
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/0a/06/1753353969_0:63:1200:738_1920x0_80_0_0_059ccb1d5835f8e86acfa4b628183714.jpg
МОСКВА, 7 окт — РИА Новости. Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разрабатывают термоэлектрический генератор нового поколения, который будет в десятки раз эффективнее имеющихся на рынке аналогов. Готовый продукт будет внедрен в производство к концу 2021 года.Термоэлектрический генератор представляет собой малогабаритное устройство (в корпусной сборке будет иметь размеры 5×2 миллиметров), переводящее тепловую энергию в электрическую. Это крайне актуально в связи с мировым трендом на декарбонизацию. Генератор, разработанный исследователями СПбПУ, содержит сложную углеродную наноструктуру. Внутри структуры при нагревании происходят квантовые электродинамические процессы, запускающие термоэлектрическую генерацию.»В нагреваемой структуре, которая имеет сложную стехиометрию, запускаются процессы взаимодействия электронной подсистемы и структурной подсистемы (решетки)», — пояснила директор НТЦ «Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности» (НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии») Ольга Квашенкина.По ее словам, в результате такого квантово-физического взаимодействия при термическом воздействии возникает электрический ток.Как сообщили РИА Новости в университете, научный коллектив завершил теоретическую часть работы, связанную с эффективностью устройства. Ученые построили цифровую модель и провели виртуальные испытания, что существенно сократило время на разработку технологии. Затем результаты моделирования были проверены экспериментальным путем с помощью атомно-силовых микроскопов, различных типов спектрометров и комплекса исследовательского оборудования, созданного специально для этой разработки. В настоящее время проект находится на стадии прототипирования в «железе».При этом она отметила, что в бытовом плане устройство сможет заряжать приборы с малой энергоемкостью — электронные часы, светильники, системы полива комнатных растений и пр. «В перспективе мы будем стремиться к формату портативных термоэлектрических зарядок для мобильных телефонов», — добавила она.По оценкам ученых, устройство отличается высоким КПД: для выработки тока для зарядки бытовых приборов хватает нагрева от обычных батарей. Предполагается, что термоэлектрический генератор устанавливается около комнатной батареи или монтируется в систему отопления, и получаемая электроэнергия идет к электрической разводке, заряжая небольшие приборы. Система безопасна как для пользователя, так и для электронного оборудования, которое к ней подключается.Как планируют ученые, устройство будет финансово доступно для обычных потребителей. Благодаря малым габаритам оно может быть переносным. В настоящее время ученые готовят два патента на изобретения. Проект реализован в рамках НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии».
https://ria.ru/20210929/mifi-1752172905.html
санкт-петербург
россия
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/0a/06/1753353969_67:0:1134:800_1920x0_80_0_0_c204583931479d5f946f44063d1edb34.jpgРИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
технологии, санкт-петербург, санкт-петербургский политехнический университет петра великого, электричество, навигатор абитуриента, университетская наука, россия
МОСКВА, 7 окт — РИА Новости. Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) разрабатывают термоэлектрический генератор нового поколения, который будет в десятки раз эффективнее имеющихся на рынке аналогов. Готовый продукт будет внедрен в производство к концу 2021 года.Термоэлектрический генератор представляет собой малогабаритное устройство (в корпусной сборке будет иметь размеры 5×2 миллиметров), переводящее тепловую энергию в электрическую. Это крайне актуально в связи с мировым трендом на декарбонизацию. Генератор, разработанный исследователями СПбПУ, содержит сложную углеродную наноструктуру. Внутри структуры при нагревании происходят квантовые электродинамические процессы, запускающие термоэлектрическую генерацию.
© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУРазработка термоэлектрического генератора нового поколения
1 из 3
Разработка термоэлектрического генератора нового поколения
© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУРазработка термоэлектрического генератора нового поколения
2 из 3
Разработка термоэлектрического генератора нового поколения
© Фото : управление по связям с общественностью СПбПУРазработка термоэлектрического генератора нового поколения
3 из 3
Разработка термоэлектрического генератора нового поколения
1 из 3
Разработка термоэлектрического генератора нового поколения
2 из 3
Разработка термоэлектрического генератора нового поколения
3 из 3
Разработка термоэлектрического генератора нового поколения
«В нагреваемой структуре, которая имеет сложную стехиометрию, запускаются процессы взаимодействия электронной подсистемы и структурной подсистемы (решетки)», — пояснила директор НТЦ «Нейропрогнозирование материалов и технологий электронной промышленности» (НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии») Ольга Квашенкина.
По ее словам, в результате такого квантово-физического взаимодействия при термическом воздействии возникает электрический ток.
Как сообщили РИА Новости в университете, научный коллектив завершил теоретическую часть работы, связанную с эффективностью устройства. Ученые построили цифровую модель и провели виртуальные испытания, что существенно сократило время на разработку технологии. Затем результаты моделирования были проверены экспериментальным путем с помощью атомно-силовых микроскопов, различных типов спектрометров и комплекса исследовательского оборудования, созданного специально для этой разработки. В настоящее время проект находится на стадии прототипирования в «железе».
«Использование термоэлектрического генератора актуально не только для бытовых нужд, но и для промышленности: например, устройство помещается на поверхность турбинного двигателя, который может нагреваться до полутора тысяч градусов, и это тепло, переходя в электрическую энергию, питает датчики, предназначенные для мониторинга состояния систем двигателя», — сообщила Ольга Квашенкина.
При этом она отметила, что в бытовом плане устройство сможет заряжать приборы с малой энергоемкостью — электронные часы, светильники, системы полива комнатных растений и пр. «В перспективе мы будем стремиться к формату портативных термоэлектрических зарядок для мобильных телефонов», — добавила она.
По оценкам ученых, устройство отличается высоким КПД: для выработки тока для зарядки бытовых приборов хватает нагрева от обычных батарей. Предполагается, что термоэлектрический генератор устанавливается около комнатной батареи или монтируется в систему отопления, и получаемая электроэнергия идет к электрической разводке, заряжая небольшие приборы. Система безопасна как для пользователя, так и для электронного оборудования, которое к ней подключается.
29 сентября, 09:00НаукаРоссийские ученые создают виртуальный ядерный реакторКак планируют ученые, устройство будет финансово доступно для обычных потребителей. Благодаря малым габаритам оно может быть переносным. В настоящее время ученые готовят два патента на изобретения. Проект реализован в рамках НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии».
Тепловой генератор MIT извлекает электричество «из ниоткуда» | Новости
Мы буквально купаемся в океане энергии, и устройство, разработанное в Массачусетском технологическом институте (MIT), позволяет зачерпнуть из него. Это устройство, тепловой резонатор, способно получать электричество из небольших суточных колебаний температуры воздуха.
Большинство известных термоэлектрических генераторов используют пространственные флуктуации температуры. Так, например, поток тепла, движущиеся от более нагретой стороны объекта к менее нагретой, увлекает с собой носители заряда и создаёт разность электрических потенциалов, генерирует электричество. Однако разница температур для того, чтобы этот, термоэлектрический эффект имел прикладное значение, должна быть довольно велика.
Новая техника базируется на так называемом пироэлектрическом эффекте и рассчитана на небольшие изменения температуры, естественно происходящие в течение дня.
«Мы, по сути, изобрели эту концепцию на ровном месте и построили первый тепловой резонатор. Это то, что может стоять на столе и генерировать энергию как бы из ниоткуда. Мы все время окружены колебаниями температуры разной частоты. Это неиспользованный источник энергии», — пишет Майкл Страно (Michael Strano), соавтор публикации об этой работе в Nature Communications.
Активным компонентом резонатора служит пенообразный металл (медь или никель), заполненный октадеканом — органическим веществом, которое переходит из жидкого в твёрдое состояние при определённой температуре. Снаружи резонатор покрыт слоем графена, имеющим отличную теплопроводность. Такое строение обеспечивает устройству очень высокую тепловую эффузию, то есть способность эффективно обмениваться тепловой энергией с окружающей средой.
Тепло с более горячей стороны резонатора течёт сквозь него и по пути консервируется октадеканом, изменяющим фазовое состояние. Поскольку разные стороны резонатора всегда нагреты неодинаково, тепло постоянно движется в нём взад и вперёд в попытках достичь равновесия. Запасаемая в процессе этого энергия может перерабатываться в электричество обычными термоэлектрическими генераторами.
Авторы испытывали своё изобретение 16 дней, на протяжении которых колебания температуры достигали 10 °C. Система смогла генерировать 350 мВ с выходной мощностью 1,3 мВт, превзойдя по продуктивности типичный пироэлектрический материал таких же габаритов.
Полученной небольшой энергии достаточно для питания экономичных датчиков. При этом, подача электричества определяется только температурными флуктуациями окружающей среды, то есть не прерывается в безветрие или в тёмное время суток, как у ветрогенераторов или солнечных батарей.
Вы можете подписаться на нашу страницу в LinkedIn!
В МИЭТе разрабатывают устройство для извлечения энергии из лишнего тепла
НИУ МИЭТ/Новости/В МИЭТе разрабатывают устройство для извлечения энергии из лишнего теплаВ МИЭТе разрабатывают устройство для извлечения энергии из лишнего тепла
03 июня 2020 1316 просмотров Как говорят ученые, новый термоэлектрический генератор (ТЭГ) будет вырабатывать электроэнергию в результате использования бросового тепла в широком диапазоне температур.Часть технологии уникального устройства разрабатывается в рамках гранта РФФИ «Моделирование эффективных многосекционных термоэлементов для рабочих температур до 1200 К с учетом тепло- и электрофизических параметров используемых термоэлектрических материалов и контактных систем».
«Вопрос преобразования потерянного, так называемого бросового тепла, в электрическую энергию является одним из ключевых для ведущих экономик мира, – говорит разработчик, доцент Института перспективных материалов и технологий (ПМТ) НИУ МИЭТ Максим Штерн. – Сейчас более 60% вырабатываемой энергии теряется. Утилизация даже части этого бесполезно теряемого тепла, за счет ТЭГ, приведет не только к существенной экономии энергоресурсов, но и к снижению вредных выбросов в атмосферу. Освоение Арктики, Антарктики, труднодоступных районов Крайнего Севера России невозможно без использования атомных станций малой мощности, оснащенных ТЭГ. Кроме того, такие источники электрической энергии имеют длительный срок работы без обслуживания, значительно превосходящий ресурс топливных элементов или аккумуляторов».
Чтобы представить работу создаваемого термоэлемента, достаточно вспомнить, как добывали энергию партизаны, находясь в землянках. Они ставили на керосиновую лампу термоэлектрический генератор ТГК-3 и с его помощью передавали радиосигналы. Кстати, говорят, что немцы долго не могли понять, как из осажденного леса велись долгие радиопередачи без привычного электричества.
Или, допустим, далеко за пределами города, у вас нет возможности зарядить смартфон, а сделать это нужно. Вы закрепляете предлагаемый прибор на котелке, который греет не только пищу, но и воздух вокруг, и получаете из этого тепла энергию для подзарядки вашего гаджета. И тут важно, что с самим генератором ничего не случится – он не расплавится и не деформируется от раскаленного котелка.
А теперь умножаем эти ситуации в тысячи раз и получаем примерную картину работы будущего прибора, который позволит преобразовать огромное количество бросового тепла, выделяемое, например, при получении электроэнергии в атомных станциях или ТЭЦ, радиоактивными элементами, используемыми в космических кораблях дальнего следования.
«В устройстве будет две стороны: одна будет устанавливаться на источник тепла (горячая), а другая охлаждаться (холодная). В проекте термоэлемент, из которого состоит термоэлектрический модуль, поделен на 4 части, которые мы планируем сделать из разных материалов, соединенных между собой. Части поделены так, чтобы каждая из них работала в своем диапазоне температур, в котором имеет наибольший «КПД». Самая горячая будет иметь 900 градусов по Цельсию, а самая холодная – 20».
На сегодняшний день ученые уже нашли материалы для всех слоев нового термоэлектрического генератора. Об одном из них мы уже подробно рассказывали РИА Новостям. Но впереди предстоит еще много экспериментов, которые Институт ПМТ МИЭТ проводит на базе Центра коллективного пользования «Электронные приборы и оборудование».
«Сейчас мы экспериментируем с материалами и пытаемся добиться высоких тепло- и электрофизических параметров. Исследуем их стабильность, состав после нагрузок. Пока что надеемся разработать технологию создания прибора за три года. Задел в виде подобранных материалов у нас уже есть. Ну и, надеемся, что к 2023 году новый способ преобразования бросового тепла уже сможет успешно использоваться на благо человечества», – рассказал Медиа-Центру Максим Штерн.
Домашний электрический генератор тепла | | Лидский район | Лида | Лидский райисполком
Домашний электрический «генератор тепла» должен быть только сертифицированным. Точно так же ремонтом изделия должны заниматься специалисты. Они должны заменять сломавшиеся детали, штекеры. Электронагревательные приборы с поврежденными проводами представляют особую опасность.
Как использовать электрообогреватель?
Перед тем как пользоваться прибором — внимательно прочитайте инструкцию. При этом особенно обратите внимание на время эксплуатации прибора и требованиям к допустимому току. Помните, что если в одну розетку подключить сразу компьютер, обогреватель, пылесос, то нагрузка может оказаться непосильной для сети. Особенно это касается старых домов с ветхой электропроводкой. Если при включении того или иного электроприбора освещение становится чуть темнее, это верный признак того, что сеть перегружена. А это – предвестник пожара.
- Помните, что обогреватели – прежде всего электрические приборы. Поэтому не оставляйте их включенными без присмотра. Ни в коем случае не оставляйте включенным обогреватель на ночь. Не сушите на обогревателях вещи.
- Как и любой другой электроприбор необходимо установить его на расстоянии от занавесок и мебели.
- Не используйте обогреватели в помещении, где недавно работали или находятся лако-красочные материалы, растворители другие ЛВЖ.
- Не разрешайте детям играть с такими устройствами.
Что делать, если загорелся электроприбор?
- выдерните вилку из розетки, если такой возможности нет – обесточьте квартиру через электрощит на лестничной клетке
- попробуйте справиться с возгоранием самостоятельно до приезда спасателей (если пламя небольшое и вашей жизни и здоровью ничего не угрожает) — накройте горящий прибор плотной тканью или одеялом — так вы перекроете доступ воздуха к огню или попытайтесь засыпать пламя песком, землей, порошком,
- Если вы не справились с огнем за несколько минут, не теряя дальше времени вызовите спасателей по телефону 101
Дальше действуйте как при любом пожаре.
Генераторы тепла и электричества FUBAG
Немецкая компания FUBAG более 30 лет производит профессиональное сварочное, компрессорное и камнерезное оборудование, а также работающие на газе или жидком топливе электрогенераторы и тепловые пушки.
О бензогенераторах FUBAG серии BS (мощность 1/2/5/6 кВт) с электронным блоком управления и стандартно-цифровым ЖК дисплеем (Б0203, Б0208—Б0210) мы уже рассказывали — см. № 38 электронной версии газеты. Они применимы и в профессиональной, и в бытовой сфере как резервный или аварийный источник электропитания.
Наши новинки — электростанции FUBAG серии TI с бензиновым двигателем и синхронным электрогенератором мощностью 1/2/2,6/3/6 кВт (Б0250—Б0254) — также рекомендованы для энергообеспечения переменным током, 220 В, жилья, использования в строительстве, при ремонтных и монтажных работах, на охоте и рыбалке, а также для зарядки 12 В аккумуляторов, питания портативных радиостанций, автомобильных компрессоров и т. д.
Основные отличия TI в том, что это инверторные цифровые аппараты. В них полученный с электрогенератора переменный ток сначала преобразуется в постоянный, максимально стабилизируется, а затем инвертируется снова в переменный, но уже с практически идеальной синусоидой выходного напряжения. Это позволяет использовать их для беспроблемного питания компьютерной и аудио-видеотехники, систем сигнализации, и газорязрядных ламп без мерцания.
Инверторные станции FUBAG серии TI оснащены системами электронного зажигания и регулировки оборотов, индикатором контроля режима эксплуатации, датчиками и индикаторами уровня масла и защиты от перегрузки, есть возможность подключения функции снижения оборотов двигателя.
Всё это позволяет экономить топливо на 20–40 % по сравнению с обычными моделями, увеличить время работы без дозаправки до 4–6 часов, предотвратить перегрев двигателя, снизить выброс вредных отходов и уровень шума.
Неосновное, но заметное отличие — дизайн станций. Из соображений повышения пылевлагозащиты они помещены в герметичный корпус, похожий на 45–80 литровую канистру с пробкой рядом с рукояткой либо на бак на колёсиках размерами до 80?50?63 см (при этом собственно бензобак вмещает, соответственно, 2,6–4,6 л, и до 22 л).
Для мощных тепловентиляторов и тепловых пушек FUBAG предложила собственное название: генераторы горячего воздуха (товарная группа Н82). Они состоят из электровентилятора, камеры сгорания жидкого или газообразного топлива из нержавеющей стали, систем корректировки мощности и контроля пламени, а также оборудованием для безопасной работы.
Компактные переносные генераторы прямого нагрева Brise на сжиженном газе (пропан-бутан) рекомендуются для сушки при строительных работах, отопления небольших и средних помещений. Их эффективность около 100 %, однако они выделяют продукты сгорания непосредственно в воздух, что требует хорошей вентиляции.
В нашем ассортименте такие модели — с индексами 10, 15 и 30 (Н8240–Н8242). Их тепловая мощность, соответственно, 10/17,5 кВт и 12,4–31,2 кВт (регулируемая) при расходе воздуха 300/750 м3/час, а потребление электричества — 50/105 Вт.
Жидкостные генераторы горячего воздуха работают на дизельном топливе.
Пушки прямого нагрева Passat с индексами 15М, 20М, 20, 28 (Н8250—Н8253) снабжены компрессором с карбоновым статором, горелкой с пневматическим распылением, системой электронного контроля пламени, встроенной платой управления для работы в автоматическом режиме. Они выдают тепловую мощность 15/23/28 кВт при потреблении 100—150 Вт, поток воздуха 350-500 м3/час, бак 11/21/30 л. При прямом нагреве продукты горения выделяются в окружающее пространство – поэтому эти агрегаты целесообразны для сушки и отопления нежилых помещений с хорошей вентиляцией.
Дизельные генераторы непрямого нагрева Passat AP могут применяться в средних и больших помещениях, в том числе с постоянным присутствием людей, т. к. в них имеется теплообменник для очищения горячего воздуха от отработанных газов, которые отводятся наружу через патрубок.
Камера сгорания выполнена из нержавеющей стали с автоматическим охлаждением, в системе управления предусмотрены контроль пламени и предохранительная функция для работы в автоматическом режиме.
В нашем ассортименте модели Passat AP (Н8260–Н8262) с индексами 15, 25 и 40, их тепловая мощность, соответственно, 14,5/26/38,5 кВт, потребляемая 150–250 Вт, производительность 650/800/1200 м3/час, ёмкость бака 30–46 л.
Вся продукция FUBAG сертифицирована по ГОСТ, проходит многоступенчатый контроль качества на заводе-изготовителе по специально разработанной на основе европейских стандартов методике приёмо-сдаточных испытаний. Это позволяет достичь стабильно воспроизводимых рабочих характеристик и обеспечить бесперебойную работу техники и людей, которых она обслуживает.
Тепловой аэрозольный генератор 5D | Центр Валидации
Применение-
Независимая сертификация фильтров;
-
Объекты ядерных исследований;
-
Фармацевтическое производство;
-
Медицинские учреждения и чистые помещения.
-
Высокая концентрация генерируемого аэрозоля;
-
Применим для диапазонов расхода воздуха от 849 до 118 900 м3/час;
-
Время разогрева менее 3 минут;
-
Совместим с различными реагентами;
-
Портативный и прочный, идеально подходит для тестирования фильтров на месте их установки.
Эффективность
Значительная экономия времени при тестировании больших систем вентиляции чистых помещений с множеством установленных НЕРА фильтров. Генератор 5D способен создать необходимую концентрацию аэрозоля в каждой точке тестирования, при подаче аэрозоля в всего лишь в одной точке, возле основного блока СВиК. Это позволяет значительно сократить время необходимое для проведения тестирования целостности фильтров в системах с большим объемным расходом воздуха и большим количеством установленных HEPA и ULPA фильтров.
Портативное решение
Корпус генератора аэрозольных частиц 5D выполнен из нержавеющей стали, который разработан специально для того, чтобы выдерживать строгие требования отраслевых стандартов по чистым помещениям. Наличие удобных ручек и ремней для переноски делают его одним из самых удобных портативных генераторов аэрозольных частиц.
Гибкость
Обладая самым широким диапазоном концентрации генерируемого аэрозоля, 5D подходит как для тестирования систем с высокими, так и низкими расходами воздуха, от ламинарных боксов, до больших систем вентиляции. Генератор 5D совместим с различными реагентами для генерирования аэрозольных частиц, среди которых DOP (DEHP), PAO-4, DOS (DEHS), Ondina или минеральное масло.
| Основные характеристики | |
| Тип генератора | Thermal condensation |
| Размеры | 43 cm x 12 cm x 36 cm |
| Вес | 8 kg |
| Объёмный расход воздуха (тестируемой системы) | 849 – 118 900 m3/h |
| Максимальная генерируемая концентрация | 100 mg/m3 with air consumption in the system under test 11,890 m3/h; 10 mg/m3 with air consumption in the system under test 118 900 m3/h |
| Максимальный расход реагента | 19.8 g/min |
| Продолжительность работы | 41 minutes (with maximum reagent consumption) |
| Распределение частиц | Complies with ANSI/ASME N509/510 |
| Соответствие стандартам | ISO14644-3, CE RoHS 2 (2011/65/EU directive) |
Теплогенератор — обзор
1 ВИДЫ ХРАНЕНИЯ У ПРОИЗВОДИТЕЛЯ
Средства хранения у производителя можно разделить на две категории: при выработке электроэнергии за счет тепловой энергии, в частности ядерного происхождения, можно хранить тепловой энергии , чтобы обеспечить постоянную мощность теплогенератора при подаче электроэнергии по модулированной схеме. Ни одна из статей не посвящена этому типу хранения.
Все остальные типы накопителей эквивалентны, поскольку их цель — хранить электроэнергии в том виде, в котором она генерируется и используется в энергосистеме.
Накопление электрической энергии всегда осуществляется за счет накопления механической энергии или другой формы энергии, которая может быть преобразована с высокой эффективностью в электрическую энергию, используемую в энергосистеме, и наоборот.
Самый традиционный способ хранения энергии в механической форме осуществляется в так называемых гидроаккумулирующих установках. Это хранилище потенциальной механической энергии , основная идея которого взята из одного из самых традиционных видов преобразования энергии для производства электроэнергии: преобразования гидроэлектроэнергии.
Все статьи этой группы касаются этой формы хранения, широко распространенной во всем мире, со ссылкой на существующие или планируемые предприятия.
Среди способов хранения механической энергии, ее хранение в виде кинетической энергии было принято во внимание в последние несколько лет для хранения электроэнергии у производителя, даже если до сих пор нет проектов в промышленном масштабе. Развитие этих средств хранения зависит от развития легких материалов с очень высокой механической прочностью для изготовления маховиков.Только в документах R.21 и R.25 упоминается это средство хранения, хотя они не обсуждают подробно его потенциальное использование в будущем.
И снова в области механической энергии в настоящее время ведутся важные приложения для хранения упругой энергии с помощью сжатого воздуха. Однако настоящие приложения не предусматривают независимых систем хранения, а только системы, совмещенные с выработкой электроэнергии с помощью газовых турбин, сжатый воздух, подаваемый в камеру сгорания, забирается из резервуаров, где он хранился в часы низкой нагрузки. .
Целая статья настоящего симпозиума, R.7, принадлежащая другой группе, посвящена описанию практической реализации этого гибридного средства. Принимая во внимание относительно низкую стоимость установки, система кажется очень удобной, когда существуют особенно благоприятные условия для строительства резервуара. Очевидно, что, поскольку хранилище связано с генерирующими средствами, основанными на ценном ископаемом топливе, оно связано с предназначением этого топлива.
Если мы теперь перейдем к хранению энергии в форме электричества, мы начнем с упоминания более традиционной системы электрохимического накопления . Так называемые «вторичные батареи» зародились на ранней стадии развития электричества и основаны на почти столетнем опыте. Те, кто не верит в возможность использования аккумуляторов в качестве средства хранения у производителя, основывают свою идею только на том факте, что после столетнего опыта и использования современный промышленный продукт все еще далек от конкурентоспособности традиционных гидроаккумулирующих установок. , и что через несколько лет будет очень трудно вернуть утраченную местность.Другие люди, напротив, уверены, что смогут построить конкурентоспособные системы за несколько лет, потому что важность цели позволяет провести большие исследования.
Paper R.25 рассматривает такие системы и дает представление о необходимых характеристиках таких средств хранения и о стоимости, которая может сделать их конкурентоспособными; также в документе R.21 эти системы упоминаются, но нет уверенности в возможности их практического использования.
Та же статья Р.21 показывает, напротив, большую уверенность в хранении электрической энергии в форме электромагнитной энергии с огромными сверхпроводящими индукторами, заложенными под землей в горных породах. Эта система, строго привязанная к недавнему развитию сверхпроводниковой технологии, на современном этапе кажется намного дальше от конкурентоспособности, чем системы на основе батарей.
Первую часть обсуждения можно было бы посвятить ознакомлению с идеями экспертов об этих различных средствах хранения, а также руководящим принципам в разных странах в отношении будущего развития таких средств и исследований, проводимых в этом направлении.
| v · d · eIndustrialCraft² Stuff | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Arctic Heat Generator — AHG1000
Arctic Heat Generator — AHG1000
Puritan Arctic Heat Generator Model AGh2000 является последней версией нашей линейки вспомогательных энергоблоков.В новом AHG1000 используется проверенная на практике технология, он оснащен прочным и надежным 2-цилиндровым двигателем Kubota Super Mini, снижающим расход топлива и вес.
В AHG используется совершенно новый жидкостный теплогенератор серии LHG700 от Ventech, обеспечивающий экстремальный нагрев и возможность электрического заряда в самых требовательных приложениях.
Этот бюджетный AHG также оснащен (стандартное оборудование) совершенно новым цифровым сенсорным дисплеем и панелью управления для управления из кабины.
Puritan Arctic Heat Generator Model AHG 1000 — это прочная, водонепроницаемая, устанавливаемая на грузовике вспомогательная система питания и обогрева, специально разработанная для автономной работы в экстремально холодных погодных условиях. Как и его старший брат, AHG1000 обеспечивает циркулирующую нагретую охлаждающую жидкость и электроэнергию, чтобы обеспечить круглосуточную работу инженерных сетей грузовика и работать независимо от двигателя грузовика. Это позволяет остановить главный двигатель, что значительно снижает холостой ход основного двигателя, затраты на топливо и выбросы выхлопных газов.
AHG1000 обеспечивает 12-вольтовую электрическую мощность для поддержания заряда аккумуляторов грузовика для обеспечения требуемых электрических потребностей, а также почти мгновенный поток нагретой охлаждающей жидкости к главному двигателю грузовика и другим бортовым услугам. AHG 1000 производит до 80 000 БТЕ (~ 24 кВт) нагретого хладагента без пламени или электроэнергии; больше тепловой энергии, чем у любого другого APU на рынке.
AHG 1000 имеет компактную упаковку, рассчитанную на обслуживание в полевых условиях, и изготовлен из высококачественных материалов и компонентов, рассчитанных на арктические температуры.
Тепловая мощность
- (базовая модель) — 55 000 БТЕ / час. (~ 16 кВт)
- (базовая модель плюс установлен вариант SP1) — 80 000 БТЕ / час. (~ 24 кВт)
- 12В Электрический 12В 95А Стандартный генератор переменного тока
- Силовая установка Kubota T4 Z602 Дизельный двигатель
Надежность
- Двигатель: 2-цилиндровый дизельный двигатель Kubota Super Mini Tier 4, 14,4 л.с. (10,8 кВт), максимальная скорость 3200 об / мин, обеспечивает длительный срок службы двигателя и доказанную надежность.Снижение рабочей скорости AHG1000 до 2400 об / мин снижает износ двигателя и снижает затраты на техническое обслуживание.
- Ventech LHG700: В легендарном быстром дополнительном нагревателе Ventech LHG700 используется новейшая технология беспламенного нагрева для создания почти мгновенного потока циркулирующей нагретой охлаждающей жидкости для обогрева кабины и предварительного нагрева двигателя.
Extreme Arctic Packaging Extreme Arctic Packaging
- Кожух
- — атмосферостойкий корпус с сервисной перегородкой для облегчения заправки топливом и электрического подключения
- Капюшон — легкий прочный съемный капюшон из стекловолокна, обеспечивающий доступ для обслуживания и ремонта
- Простая установка — простые монтажные приспособления для рамы прицепа в комплекте
- Компактный дизайн — размер корпуса: ширина 25 дюймов, высота 26 дюймов, глубина 26 дюймов
- Защитная оболочка — чехол, предназначенный для улавливания и удержания до 110% всех жидкостей на борту AHG1000
- Стартер с высоким выходом — 12 В / 1.Стартер для работы в холодную погоду 4 кВт для надежного запуска холодного двигателя
- Свечи накаливания — (2) Предназначены для предварительного подогрева двигателя для облегчения запуска в холодную погоду
Удобный интерфейс
- Цифровое управление — Интеллектуальная панель управления Puritan в кабине с цветным сенсорным ЖК-дисплеем предоставляет пользователю всесторонний контроль над AHG1000, включая контроль температуры, режимы автозапуска, а также состояние системы, работоспособность и диагностику, включая расход топлива и время работы Время.
Дополнительное оборудование
- Подогрев масляного поддона — Нагреватель масляного поддона на 12 В постоянного тока с автоматическим терморегулированием с панели управления в кабине.
- Extreme Arctic Package — 80 000 БТЕ / час. Обновление системы (~ 24 000 Вт). Обеспечивает почти мгновенный поток нагретой охлаждающей жидкости двигателя для быстрого обогрева кабины и вспомогательных систем для грузовиков / полевых машин.
- Обогрев с замкнутым контуром — Комплект обогрева с замкнутым контуром обеспечивает изоляцию общей тепловой мощности циркулирующей жидкости AHG1000 (выход LHG700) от системы подогрева жидкости прицепа / цистерны.Изоляция общего тепловыделения AHG / LHG от внешних нагревательных жидкостей резервуара изолирует AHG от возможного проникновения вредных и разрушительных загрязнений.
- Преобразователь постоянного тока в переменный — 110 В переменного тока, 2000 Вт RMS / 4600 Вт пик, от 12 В до 110 В переменного тока, модифицированная синусоида. Инвертор находится в кабине водителя и включает в себя две розетки GFI для бытовой техники.
- Generator Package — Встроенный генератор переменного тока с приводом от двигателя. 120 В переменного тока, 3000 Вт, непрерывная / 4500 Вт, пиковая, 3600 об / мин. Сверхмощный мобильный источник питания с ременным приводом обеспечивает подачу электроэнергии переменного тока для работы с инструментами и приборами переменного тока.
- Включает автоматический регулятор частоты вращения двигателя для поддержания частоты вращения генератора 3600 об / мин. Прецизионный линейный привод 12 В, установленный на двигателе Kubota, управляется контуром управления с обратной связью в микропроцессоре Puritan, что обеспечивает надежное управление.
- Воздушный компрессор — тяжелый 2-цилиндровый воздушный компрессор с ременным приводом, обеспечивающий рабочий объем 10 куб. Дюймов и номинальный расход 4 куб. Компрессор включает воздушный фильтр и пульт дистанционного управления через панель управления в кабине.
- Клапан принудительного отсечки воздуха — автоматический отсечной клапан впуска воздуха двигателя, предотвращающий неуправляемое состояние двигателя в летучих газовых средах (типичное требование для промышленного применения в Канаде). Регистратор расхода топлива
- — Подтверждает цифровое измерение расхода топлива по отметке времени / даты. Обеспечивает историческое считывание времени работы ВСУ и расхода топлива
- Пакет кондиционирования воздуха — в наличии 2016
Power + от ElectraTherm | Оборудование для выработки энергии из отходящего тепла
КомпанияGulf Coast Green Energy (GCGE) является дистрибьютором революционной небольшой установки компании ElectraTherm, использующей отработанное тепло для выработки энергии, известной как Power + Generator TM .GCGE является дистрибьютором этой революционной технологии использования возобновляемых источников энергии в штатах на побережье Мексиканского залива от Техаса до Флориды. GCGE удостоилась чести быть первой компанией, установившей генератор Power + Generator TM , который оказался первым коммерчески жизнеспособным маломасштабным генератором отходящего тепла, который, как мы знаем, поставляет мощность менее 1 МВт. Линия отработанного тепла Power + Generator TM для электрогенераторов может поставлять 65-150 кВтэ. И это сделано в Америке!
Каждый блок Power + Generator TM сочетает в себе традиционные компоненты с запатентованными передовыми технологиями для выработки электроэнергии из отходящего тепла.Power + Generator TM использует органический цикл Ренкина (ORC) с обратной связью для создания давления путем кипячения химических рабочих жидкостей, одобренных EPA и Киото, в газ. Газ расширяется в односторонней системе и вращает запатентованный двухвинтовой расширитель, который приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.
Отработанное тепло для производства электроэнергии… Как это работает
Малые отходы тепла для генераторов энергии
Исторически сложилось так, что ORC, включающие турбодетандеры, не были коммерчески жизнеспособными при мощности менее 1 МВт.Заменив турбодетандеры на запатентованный, надежный и недорогой двухвинтовой расширитель Power + Generator TM , пользователи получают быстрый возврат. Наши системы обеспечивают автоматическую работу и незначительное обслуживание.
Электрогенератор TM Тепло-генератор Подробные сведения:- Система выработки тепла на основе отходов органического цикла Ренкина (ORC).
- Вырабатывает 65–150 кВт электроэнергии без выбросов
- Улавливает отходы энергии из небольших распределенных источников сбросного тепла горячей воды:
- вода и выхлопные газы стационарной рубашки двигателя, котлы, работающие на биомассе, гелиотермические и попутно производимые (или геотермальные) жидкости
- Заводская сборка и испытания
- Смонтированный на салазках — доступен как единое целое или несколько в зависимости от доступного тепла.
- Лучше всего работает при расходе горячей воды 120–350 галлонов в минуту при 120–300 ° F (88–148 ° C).
- Варианты конденсации: радиатор с жидкостным контуром, конденсаторы с прямым воздушным охлаждением, градирня или потоки поверхностной воды от 120 до 300 галлонов в минуту с идеальной температурой от 40 до 100 ° F
- Текущий верхний предел для ввода в машину составляет 300 ° F. Вторичный контур для более высоких температур
- Автономный, без топлива, 100% экологически чистый и производящий нулевые выбросы CO2. Разрешения EPA не требуется.
- Минимальные сметные затраты, приблизительно 0,03 доллара США / произведенное кВт · ч
- Самые низкие потребности в тепле в отрасли
- Гибкие и масштабируемые опции
- Самые низкие требования к эксплуатации и техническому обслуживанию в отрасли
- Решения без топлива и выбросов
- Процессы, не связанные с горением
- Модульные или мобильные альтернативы
Power + Generator TM зарекомендовал себя.Он используется более четырнадцати лет в рабочих промышленных условиях, обеспечивая реальную экономию средств для наших клиентов. Технология генераторов отходящего тепла от ElectraTherm, Inc. стала коммерчески доступной в январе 2007 года. Компания Gulf Coast Green Energy была первой, кто применил дальновидную технологию, предложенную ElectraTherm, став своим первым дистрибьютором. Power + Generator TM полагается на стандартные детали, насосы и трубопроводов вместе с проверенным запатентованным оборудованием, средствами управления и конструкцией системы.Компоненты Power + Generator TM доказали свою ценность в промышленных приложениях с высокими нагрузками на протяжении десятилетий. Эта система является модульной и может быть объединена с несколькими генераторами Power + TM , а также с другими экологически чистыми энергетическими технологиями, такими как наши солнечные тепловые продукты Sopogy и наше крупномасштабное оборудование h3P производства Turbine Air Systems.
Экономическая выгода от бестопливной электроэнергии без выбросов
В качестве дистрибьютора, установщика и поставщика услуг для Power + Generator TM , Gulf Coast Green Energy, вы можете получить доступную, эффективную, чистую и экологически чистую энергию на месте.Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой? Посетите страницу «Избранные проекты» нашего веб-сайта, чтобы узнать, как наши клиенты экономят энергию и производят электроэнергию с нулевым выбросом вредных веществ. Каждый из наших клиентов напрямую и резко снижает затраты на ведение бизнеса, создавая более высокую прибыль и более счастливых акционеров.
Компании, использующие энергию для производства отработанного тепла, являются главными кандидатами на внедрение новаторских энергетических технологий ElectraTherm, а также на экспертное внедрение и обслуживание Gulf Coast Green Energy.
Наша технология интегрируется со многими источниками тепла
- Поршневые двигатели
- Биомасса
- Котлы
- Гелиотермический
- Промышленные процессы (газы, жидкости, отработанный пар, термические окислители)
- Геотермальная энергия / Добыча нефти и газа
- Переработка природного газа в средней части потока
Как это работает
Представьте себе чайник на плите. Когда дно чайника нагревается, вода в нем закипает и выделяет пар под давлением через крышку, создавая свист.Если удерживать детскую вертушку в потоке испускаемого водяного пара, давление пара заставляет ее вращать.
При достаточном давлении вращающийся пропеллер зажжет небольшую лампочку, если он подсоединен к генератору.
Концепция WHG от ElectraTherm такая же. Улавливаем источник тепла, который закипает рабочую жидкость и выделяет газ. Газ расширяется в односторонней закрытой системе трубопроводов, и его давление вращает расширитель, который приводит в действие генератор и вырабатывает электричество.
Рабочий процесс
Компания ElectraTherm применила проверенный органический цикл Ренкина в своем решении по генератору отходящего тепла (WHG). На приведенном ниже рисунке показан рабочий процесс ElectraTherm WHG, в котором используется негорючий, экологически чистый хладагент, выбранный для обеспечения высокой производительности при низких температурах.
Избыточное тепло, захваченное испарителем, используется для «кипячения» рабочей жидкости в пар. Оказавшись под давлением, пар проходит через винтовой расширитель, вращая его, чтобы вращать электрический генератор.Пар охлаждается и снова конденсируется в конденсаторе в жидкость. Затем рабочая жидкость, жидкий хладагент, нагнетается до более высокого давления и возвращается в испаритель, чтобы повторить процесс.
Следующие шагиСвяжитесь с нами, чтобы узнать, подходит ли Power + Generator TM для вашего проекта. По телефону мы можем определить, соответствует ли ваш источник отходящего тепла рабочим характеристикам Power + Generator TM .Следующим шагом будет проведение он-лайн оценки. Наши инженеры работают с вами и командой инженеров ElectraTherm, чтобы обеспечить максимальную отдачу от вашей установки и максимальную отдачу для вашей компании.
Материалы для загрузки
| v · d · eIndustrialCraft² Stuff | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Генератор, работающий на тепле, уходящем в небо, может заряжать телефоны
Алиса Кляйн
Новое устройство работает ночью, когда нет солнечных батарей
bjdlzx / Getty
Устройство, которое вырабатывает электричество ночью с использованием тепла, излучаемого землей, можно использовать для питания фонарей и мобильных телефонов в удаленных местах.
Более 1 миллиарда человек во всем мире — в основном в бедных сельских общинах — все еще не имеют доступа к электричеству. Дешевые солнечные элементы все чаще используются для питания фонарей, мобильных телефонов и бытовой техники в этих общинах, но работают они только днем.
Аасват Раман из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и его коллеги изобрели устройство, которое вырабатывает электричество ночью с помощью термоэлектрического эффекта. Этот эффект позволяет преобразовывать разницу температур в электричество.
Термоэлектрические устройства традиционно использовались для извлечения электричества из отработанного тепла заводов и выхлопных газов автомобилей, используя разницу температур с более холодным окружающим воздухом.
КомандаРамана придерживалась другого подхода. Они создали разницу температур, используя механизм, называемый радиационным охлаждением неба, в результате которого обращенные к небу поверхности становятся холоднее, чем окружающий воздух, поскольку они естественным образом излучают тепло в небо. Это явление объясняет, например, почему на траве может образовываться иней даже при плюсовой температуре воздуха.
Исследователи сконструировали коробку из полистирола с черным диском снаружи, обращенным вверх, и алюминиевым блоком внутри. Черный диск предназначен для охлаждения за счет потери тепла небу, а алюминиевый блок предназначен для нагрева за счет поглощения тепла из ночного воздуха. Они были подключены к коммерческому термоэлектрическому генератору, который преобразовывал разницу температур в электричество.
Свет из тьмы
Система вырабатывала 25 милливатт энергии на квадратный метр, когда команда проверила ее на крыше в Стэнфорде, Калифорния, ясной ночью с полуночной температурой 1 градус Цельсия.Этого было достаточно, чтобы зажечь светодиодный свет.
«Выработка энергии, вероятно, может быть увеличена в 20 раз за счет улучшения теплотехники и работы в более жарком климате, где ночной воздух теплее», — говорит Раман. По его словам, этого будет достаточно для включения света или подзарядки мобильного телефона, но не для питания кухонной плиты.
Стоимость сборки системы составляет менее 30 долларов, что делает ее конкурентоспособной по сравнению с другими технологиями для подачи электроэнергии вне сети в ночное время, такими как батареи, которые накапливают солнечную энергию в дневное время для дальнейшего использования, — говорит Раман.Однако он может не работать в пасмурную погоду или во время дождя, говорит он.
Термоэлектрические генераторы обычно содержат токсичные материалы, такие как теллурид свинца и теллурид висмута. Но при правильной упаковке устройство для ночного наблюдения должно быть безопасным для использования в течение 20 и более лет, говорит Раман. «Тем более, что мы работаем с ним при относительно низких температурах по сравнению с другими применениями термоэлектриков», — говорит он.
Номер журнала: Джоуль , DOI: 10.1016 / j.joule.2019.08.009
Еще по этим темам:
Термоэлектрический генератор | Британника
Термоэлектрический генератор энергии , любой из класса твердотельных устройств, которые либо преобразуют тепло непосредственно в электричество, либо преобразуют электрическую энергию в тепловую для нагрева или охлаждения. Такие устройства основаны на термоэлектрических эффектах, включающих взаимодействие между потоками тепла и электричества через твердые тела.
Все термоэлектрические генераторы имеют одинаковую базовую конфигурацию, как показано на рисунке.Источник тепла обеспечивает высокую температуру, и тепло течет через термоэлектрический преобразователь к радиатору, температура которого поддерживается ниже температуры источника. Разница температур на преобразователе создает постоянный ток (DC) к нагрузке ( R L ), имеющей напряжение на клеммах ( В, ) и ток на клеммах ( I ). Промежуточного процесса преобразования энергии нет. По этой причине производство термоэлектрической энергии классифицируется как прямое преобразование энергии.Количество произведенной электроэнергии определяется по формуле I 2 R L или V I .
Уникальным аспектом термоэлектрического преобразования энергии является то, что направление потока энергии является обратимым. Так, например, если нагрузочный резистор удален и заменен источник питания постоянного тока, термоэлектрическое устройство, показанное на рисунке, можно использовать для отвода тепла от элемента «источника тепла» и понижения его температуры. В этой конфигурации вызывается обратный процесс преобразования энергии термоэлектрических устройств, в котором электроэнергия используется для перекачки тепла и производства холода.
Эта обратимость отличает термоэлектрические преобразователи энергии от многих других систем преобразования, таких как термоэлектронные преобразователи энергии. Входная электрическая мощность может быть напрямую преобразована в перекачиваемую тепловую энергию для обогрева или охлаждения, или входная тепловая мощность может быть преобразована непосредственно в электрическую энергию для освещения, эксплуатации электрического оборудования и других работ. Любое термоэлектрическое устройство может применяться в любом режиме работы, хотя конструкция конкретного устройства обычно оптимизируется для его конкретного назначения.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчасСистематические исследования термоэлектричества начались примерно между 1885 и 1910 годами. К 1910 году немецкий ученый Эдмунд Альтенкирх успешно рассчитал потенциальную эффективность термоэлектрических генераторов и очертил параметры материалов, необходимых для создания практических устройств. К сожалению, металлические проводники были единственными доступными материалами в то время, что делало невозможным создание термоэлектрических генераторов с КПД более 0.5 процентов. К 1940 году был разработан полупроводниковый генератор с коэффициентом преобразования 4%. После 1950 года, несмотря на активизацию исследований и разработок, повышение эффективности производства термоэлектрической энергии было относительно небольшим: к концу 1980-х годов КПД не превышал 10 процентов. Потребуются более качественные термоэлектрические материалы, чтобы выйти за рамки этого уровня производительности. Тем не менее, некоторые маломощные разновидности термоэлектрических генераторов зарекомендовали себя как имеющие большое практическое значение.Источники питания, работающие на радиоактивных изотопах, являются наиболее универсальными, надежными и обычно используемыми источниками энергии для изолированных или удаленных объектов, например для записи и передачи данных из космоса.
Основные типы термоэлектрических генераторов
Термоэлектрические генераторы энергии различаются по геометрии в зависимости от типа источника тепла и радиатора, требований к мощности и предполагаемого использования. Во время Второй мировой войны некоторые термоэлектрические генераторы использовались для питания портативных передатчиков связи.В период с 1955 по 1965 год в полупроводниковых материалах и электрических контактах были внесены существенные улучшения, которые расширили практический диапазон применения. На практике для многих устройств требуется стабилизатор мощности для преобразования выходного сигнала генератора в пригодное для использования напряжение.
Генераторы были построены для использования природного газа, пропана, бутана, керосина, реактивного топлива и древесины, и это лишь некоторые из источников тепла. Коммерческие блоки обычно имеют диапазон выходной мощности от 10 до 100 Вт. Они предназначены для использования в удаленных районах в таких приложениях, как навигационные средства, системы сбора данных и связи, а также катодная защита, которая предотвращает коррозию металлических трубопроводов и морских сооружений электролизом.
Солнечные термоэлектрические генераторы с некоторым успехом использовались для питания небольших ирригационных насосов в отдаленных и слаборазвитых регионах мира. Описана экспериментальная система, в которой теплая поверхностная вода океана используется в качестве источника тепла, а более холодная вода глубинного океана — в качестве поглотителя тепла. Солнечные термоэлектрические генераторы были разработаны для снабжения электроэнергией орбитальных космических аппаратов, хотя они не смогли конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые имеют более высокий КПД и меньший удельный вес.Однако были рассмотрены системы с тепловым насосом и генерацией энергии для теплового контроля орбитальных космических аппаратов. Используя солнечное тепло со стороны космического корабля, ориентированной на Солнце, термоэлектрические устройства могут генерировать электроэнергию для использования другими термоэлектрическими устройствами в темных областях космического корабля и для отвода тепла от корабля.