Розділ 2. Опис конструкції та принцип роботи генератора. Експериментальні дослідження параметрів тег

Схема та загальний вигляд термоелектричного генератора наведено на рис.11.

Рис.11. Схема та загальний вигляд термогенератора: 1 – гарячий радіатор; 2 – холодний радіатор; 3 – термоелектричний модуль; 4 – електричний розмикач; 5 – теплоізоляція; 6 – джерело тепла.

Термогенератор складається з гарячого та холодного радіаторів, між якими розташована термоелектрична батарея. Гарячий радіатор виготовлений у вигляді циліндричної ємності, внутрішня порожнина якої заповнена водою. Об’єм ємності складає 450мл.

Гарячий радіатор має вигляд чашки, внутрішня поверхня якої має тепловий контакт з гарячою стороною термобатареї. Надійний тепловий контакт між холодним радіатором, термоелектричною батареєю та гарячим радіатором створено гвинтами які з’єднують гарячий та холодний радіатори

Для покращення теплопередачі між робочими поверхнями термобатареї та радіаторами генератора використано теплопереходи: на холодній стороні теплопровідну пасту КТП-8, по гарячій – еластичну прокладку з графіту товщиною 0,13мм. Вільний об’єм між гарячим та холодним радіатором заповнений герметиком 5, який має низьку теплопровідність. Для під’єднання до генератора споживача електричної енергії передбачено розмикач 4, розташований у ручці ємності з водою.

У нижній частині термогенератора розташоване джерело тепла 6, яким може бути пальник що працює на газовому, рідкому або твердому паливі.

За термоелектричну батарею для генератора використано стандартний модуль Алтек -1060, виготовлений з термоелектричного матеріалу Bi₂Te₃. Модуль містить 254 вітки р- і n- типів провідності, поперечний переріз яких складає 1.8х1.8 мм, а висота 3мм. Термоелектричні елементи у модулі електрично з’єднані послідовно, а на теплу – паралельно. Зовнішній вигляд термоелектричного модуля наведено на рис. 12.

Рис. 12. Термоелектричний генераторний модуль: 1 – керамічна пластина; 2 – комутаційна пластина на холодній стороні модуля; 3 – комутаційна пластина на гарячій стороні модуля; 4 – вітки n- та р-типу; 5 – електричні виводи; 6 – антидифузійний шар.

Працює ТЕГ наступним чином.

Теплова потужність отримана внаслідок згоряння органічного палива надходить до гарячого радіатора, проходить через модуль і відводиться від холодної сторони модуля за допомогою ємності з водою. При цьому температура гарячої сторони модуля знаходиться в межах 200-220 °С, температура холодної сторони модуля змінюється від 30 до 100 °С і підтримується постійною при температурі кипіння води.

Результати експериментальних досліджень параметрів генератора наведено на рис.13.

Рис.13. Вольт-амперна характеристика ТЕГ для мандрівників.

З рис. видно, що максимальна електрична потужність генератора на рівні 3,7 Вт досягається при напрузі 4,1 В та силі струму 0,9 А. Такі результати отримані при температурі гарячої сторони генератора 260 – 270°С, а холодної 30-40°С. Час досягнення максимальної потужності складає 2-3 хв.