Способ определения оптимального тока термоэлектробатарей

 

"е™" и г"

СПИ

ИЗОБРЕТЕН

Союз Советскин

Социалистических

Респубпик !736223

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 24.11.77 (21) 254685

2 (5) ) М. Кл.

Н О) 1. 35/28 с присоединением заявки ¹

Гоотдарстоенный комнтет (23) Приоритет по делам нзобретеннй н отнрытнй

Опубликовано 25.05.80. Ьюлл (53) УД К621.362

° (088 8) Дата опубликования описания

А. Г. Петровичев, А. Н. Смирнов, 10. П. Хорунжин и Н. Ф. Андрианов (72) Авторы изобретения

Государственное специальное конструкторское бюро теплофизического приборостроения (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО ТОКА

ТЕРМОЭЛЕКТРОБАТАРЕЙ

Изобретение касается термоэлектрического приборостроения и может быть использовано для определения оптимального тока питания термоэлектрических устройств.

Для обеспечения режима максимальной холодопроизводительности необходимо пропускать

5 через термоэлектробатарею ток Л „, величина которого определяется параметрами термовещества, конструкцией термоэлектробзтзрей и температурой окружающей среды. Наличие опти1О мального тока обусловлено эффектом Пельтье и эффектом Джоуля, причем эффект Пельтье пропорционален току в первой степени, а эффект Джоуля — во второй степени. Эффект

Джоуля снижает холодопроизводительность и

15 при больших значениях тока может снизить ее до нуля.

Известен способ определения оптимального токз3 знали! ическим путем 11) .

КТх 7i

1 20 оттт р, я где oL — средний коэффициент термоЭДС

1т, — температура теплопоглащающих спаев термоэлемента;

Й вЂ” со про тивл ение т ермо зле мент з, Ъ. — коэффициент Пельтье.

Кзк правило, термозлементы в термозлсктробатареях соединены последовательно, следовательно оптимальный ток термоэлемен1з принимается как QIITHMBJIbHblH и для всей тсрмоэлектробатареи.

Недостатком этого способа является низкая точность, так как параметры термоэлемеHToB отличаются один от другого и точность их определения лежит в пределах + 15%, следовательно, определение оптимального тока может быть осуществлено с такой же точностью.

Известен способ определения оптимзльного тока, заключающийся в пропускании через термоэлектробатарею электрического тока и измерении максимального перепада температуры (2) .

На фиг. 1 представлена ззвисимость перепада темперзтуры на термоэлектробатзрси ог тока, (,TQK> прн котором перепад температуры будет максимальным, является оптимальным); на фнг. 2 — зависимость тока от врем.нн.

1О

Qo, = г(1 t) .Ь

3 7

Однако, этот способ требует большого времени, так как процесс определения оптимального тока связан с измерением температуры при различных токах. Температура измеряется при установившемся режиме, т.е. через 15—

20 мин, после подачи питания, следовательно, на определение величины оптимального тока требуется 1,S — 2 ч, что в условиях серийного производства недопустимо.

Целью изобретения является сокращение времени определения оптимального тока термоэлектробатареи.

Это достигается тем, что через термоэлектробатарею пропускают двуполярные импульсы с фиксированным значением амплитуды тока путем изменения длительности разнополярных частей импульса, например, пропорционально скорости изменения разности температур на горячих и холодных спаях, устанавливает разность температур равной нулю и определяют значение оптимального тока по соотношению :1 опт (4 где т — длительность импульса тока;

h4 — разность длительностей разнополярных частей импульса, J — заданное значение амплитуды тока импульса.

Так как охлаждение происходит менее эффективнее, чем нагрев, то через термоэлектробатарею пропускают двуполярные импуг1ьсы тока (см. фиг. 2) постоянной амлитуды с различной длительностью, причем длительность импульса нагрева должна быть несколько меньше длительности импульса охлаждения при абсолютной разности температуры на спаях термоэлектробатареи.

Количество тепла на теплопоглащаю1лих спаях: о т„ — I я-к(т,-т,, (21

Количество тепла на тепловыделяющих спаях;

Q =с - 1гг+ Т- 1 "<тг т .), В предлагаемом способе, изменяя длительности импульсов охлаждения и нагрева, устанавливают Тг = Тх,.

При питании термоэлектробатареи дву полярными импулвсами тока один из спаев то охлаждается, то нагревается, причем его средняя температура равна температуре второго спая, который находится в тепловом контакте с теплообменннком, температура которого постоянна.

Приравнивая мощность нагрева и охлаждения с учетом длительности импульсов, буцем иметь

36223 4 где 11 — длительность импульса охлаждения;.1.„— длительность импульса нагрева; — период подводимогo ТоКВ (5) — „(Д„Т $ — I Р.)(.1» ")(с1 -1- + 1 т

Решая (5) относительно 14 и зная, что

Тг = — Т, получим с Л но — — И =4-- тогда

Ог1т 2 1 =" л

4I опт

4Т

Отсюда 1опт (7)

Это выражение позволяет сделать вывод о том, что J д. можно определить, измерив разность длительностей импульсов нагрева и

2О охлаждения, зная < и 1, которые задаются установкой и являются постоянными величинами.

Для определения оптимального тока по предлагаемому способу термоэлектробатарею

25 устанавливают одним спаем на теплообменник, пропускают через нее широтномодулированные двуполярные импульсы тока, измеряют разность температуры на спаях термоэлектробатареи, устанавливают соотношение длительностей

ЗО разнополярных импульсов, при которой разность температуры на ее спаях равна нулю, определяю г разность дпительностей разнополярных импульсов и по ней судят об оптимальном токе испытываемой термоэлектробатареи по соотно1нению (1) .

Предлагаемый способ может быть реализован на установке, которая содержит теплообменник, измеритель разности температуры на спаях термоэлектробатареи (например, диффе4О ренциальная термопара) и модулятор широтномодулированных импупьсов нагрева и охлаждения, к выходу которого подключается термоэлектробатарея.

Для определения оптимального тока термо45 электробатарей предлагаемым способом требуется время не более 10 мин, в то время, как существующий способ требует в 6 — 8 раз большего времени.

Формула изобретения

Способ определения оптимального тока термоэлектробатарей путем пропускания через них тока, отвода телла от горячих спаев и измерения разности температур на спаях, о тличающийся тем,что,сцельюсокращения времени измерения, через термоэлектробатарею пропускают двуполярные импульсы с фиксированным значением амплитуды путем

736223

Составитель В. Кирсанов

Техред О.Андрейко Корректор A,Ãðèöåíêà

Редактор Jl. Народная

Тираж. 844 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2436/4

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

5 изменения длительности разнополярных частей импульсов, например, пропорционально скорости изменения разности температур на горячих и холодных спаях, устанавливают разность температур равной нулю и определяют значение оптимального тока по соотношению

И, %nr= Я где — длительность импульса тока;

Ak — разность длительностей разнополяр10 ных частей импульса, 6

З вЂ” заданное значение амплитуды тока импульса.

Источники информации, . принятые во внимание при экспертизе

1. Цветков Ю. Н. Судовые термоэлектрические охлаждающие устройства, Л., Судостроение", 1972, с. 17.

2. Цветков В. H. Судовые термоэлектрические охлаждающие устройства. Л., "Судостроение", 1972, с. 105 (прототип).