Термоэлектрическое (электронное) охлаждение.

Основной частью термоэлектрического охлаждающего устройства является полупроводниковый термоэлемент.

Его образуют последовательным соединением двух полупроводниковых прямоугольных брусков 1 и 4, составляющих ветви термоэлемента. Отрицательную ветвь элемента выполняют из полупроводника с электронной проводимостью, например, из теллуристого свинца, положительную ветвь – из полупроводника с дырочной проводимостью, например из теллуристой сурьмы. В качестве материалов для полупроводниковых пар используют и другие соединения из сурьмы, теллура, висмута, селена и др. Полупроводники спаивают медными пластинами 3 и 5. Термоэлементы последовательно соединяют в батарею. Если термоэлемент соединить с источником постоянного тока проводами 2 и пропустить через него ток, то один из спаев будет охлаждаться и поглощать тепло , другой – нагреваться и выделять тепло Q.

Рис. 11. Полупроводниковый термоэлемент.

При этом тепло от холодного спая с температурой переносится к теплому спаю с температурой Т. В спаях поглощается и выделяется тепло, добавочное по отношению к теплу Джоуля - Ленца, которое распределяется поровну между ними. Вследствие теплопроводности полупроводников часть тепла возвращается от теплого спая к холодному, уменьшая . В термоэлектрических охлаждающих устройствах хладагентом служит поток движущихся электронов, называемый иногда электронным «газом». Поэтому такое охлаждение называется электронным. Функции холодильного компрессора выполняет электрический генератор или другой источник тепла.

В автономном каютном термоэлектрическом кондиционере термоэлементы 1 соединены между собой последовательно в батарею.

Рис. 12. Каютный автономный кондиционер (воздухоохладитель)

с термоэлектрическим охлаждением.

Промежутки между полупроводниковыми брусками заполнены с целью изоляции эпоксидной смолой 5. Для увеличения поверхностей теплообмена как холодные, так и теплые спаи снабжены ребрами. В потоке охлаждаемого воздуха размещены ребра холодных спаев 8. Ребра теплых спаев 3 охлаждает забортная вода. Циркуляция воздуха через охлаждаемое помещение и воздухоохладитель осуществляется центробежным вентилятором.

2 - соединительные спаи термоэлементов;

4 - охлаждающая забортная вода;

6 - к источнику постоянного тока;

7 - воздух из судового помещения, подаваемый вентилятором.

Если изменить направление тока, то термоэлектрический воздухоохладитель превращается в воздухонагреватель (тепловой насос). К преимуществам термоэлектрических охлаждающих устройств относятся: отсутствие движущихся частей и хладагента (в обычном понимании), бесшумность, надежность и долговечность работы, удобство регулирования. Эти устройства работают на постоянном токе и требуют установки громоздких выпрямителей тока и обладают малой экономичностью. Холодильный коэффициент равен 0,6 – 1,5, что значительно меньше, чем у паровых компрессионных машин.

Электронное охлаждение на судах применяют в случае небольших холодопроизводительностей до 1000 ккал/час (1,2 кВт). Однако с развитием полупроводниковой техники область его применения будет расширяться.

Глава III. Холодильные агенты и хладоносители.

Холодильные агенты.

В судовых холодильных установках в качестве хладагентов применяют аммиак, фреон-12, фреон – 22, углекислота.

Аммиак(NH3) – R717 - бесцветный газ, имеет резкий запах. Получают соединением водорода и азота при высоких давлениях.

Свойства аммиака: при концентрации в воздухе 11 – 14 % по объему горит желтым пламенем, при концентрации в воздухе 16 – 27 % взрывоопасен, интенсивно поглощается водой, не вызывает коррозии чугуна и стали, хорошо разъедает медь и ее сплавы (кроме фосфористой бронзы), раздражает слизистые оболочки носа, глаз, дыхательных путей, при концентрации свыше 0,03% по объему вызывает смертельные отравления, слабо растворяется в масле (не более 0,5 % по весу). Температура кипения при атмосферном давлении минус 33,8 ^оС, температура застывания минус 77 ^оС, объемная холодопроизводительность при ^оС и температуре ккал/м³., удельный объем жидкости при атмосферном давлении 1,46 л/кг.

Фреон-12 (CF2Cl2) – R12 - бесцветный газ, ощутимый по запаху только при 20 % содержании в воздухе, не горюч и не взрывоопасен. Свойства: под действием открытого пламени или раскаленной поверхности разлагается с выделением следов фосгена, слабо растворяется в воде (не более 0,002 % по весу), что приводит к образованию ледяных пробок в регулирующих вентилях, не вызывает коррозии стали, чугуна, меди и ее сплавов, хорошо разъедает магниевые сплавы в стали, не токсичен для человека, но при концентрации в воздухе свыше 30% вызывает обмороки и удушье от недостатка кислорода, хорошо растворяется в масле. Температура кипения при атмосферном давлении – 29,8 ^оС, объемная холодопроизводительность 305,6 ккал/м³.

Фреон-22 (СHF2Сl) – R22 - отличается от фреона-12 только следующим: растворимость в воде 0,024 %, при низких температурах слаборастворим в масле, а при высоких имеет неограниченную растворимость. Температура кипения при атмосферном давлении минус – 40,8 ^оС, объемная холодопроизводительность 488 ккал/м³., удельный объем жидкости при атмосферном давлении 0,71 л/кг.

Хладагенты храняться в стальных баллонах емкостью от 10 до 65 литров. Аммиачные баллоны окрашивают в желтый цвет, фреоновые – в серебристый, с указанием марки фреона.

Фреон - 502 - R502 - смесь из 48,8 % Ф-22 и 51,2 % Ф-115 и сочетает в себе лучшие качества обоих фреонов. Его нормальная температура кипения – 45,6 ^оС, удельная объемная холодопроизводительность выше, чем у ф-22, а температура конца сжатия – ниже. Он нетоксичен и может с успехом применяться в серийных машинах, спроектированных для работы на Ф -22 и аммиаке.

Углекислота – применяется только на некоторых судах английского флота и, возможно, на единичных судах отечественного флота.

3.2. Хладоносители.

Применяют в тех случаях, когда нежелательно непосредственное охлаждение с помощью хладагентов.

Вода – применяется только в пределах положительных температур (кондиционирование воздуха). При низких температурах применяют водные растворы солей.

Рассол хлористого натрия (NaCl) применяется для получения температур до – 18 ^оС.

Рассол солей хлористого кальция (CaCl2) применяют в морозильных аппаратах для получения температур до – 50 ^оС.

«Рейнхартин» - смесь солей хлористого кальция, хлористого магния и ингибиторов применяют для получения температур до – 50 ^оС с целью охлаждения трюмов.

Для достижения температур – 60 ^оС - – 80 ^оС применяют водный раствор этиленгликоля, а также фреон – 30 и фреон – 11 с температурой замерзания свыше – 100 ^оС.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: