Эксперименты
Для проведения эксперимента необходимы элементы Пельтье, но в нашем городе они отсутствуют в продаже. Поэтому перед вами результаты опытов других экспериментаторов, найденные нами в Интернете.
Эксперимент 1.
Взяты два алюминиевых бруска, поверхности которых предварительно протёрты и смазаны пастой КПТ. В одном из брусков просверлены сквозные отверстия, через которые пропущена медная трубка для водяного охлаждения. Между этими брусками устанавливается элемент Пельтье размером 50*50 мм.
Элемент Пельтье ставится одной стороной на конфорку, а к охладителю с другой его стороны подключается вода.
К выходу элемента подключается 10 ваттная шестивольтовая лампочка. Результат - генератор работает.
Опыт доказывает, что элемент Пельтье хорошо вырабатывает электричество. Лампочка горит достаточно ярко, напряжение около 4.5 вольта. Нагрев до 160 градусов оказался не оптимален, при 120 градусах результат хуже всего на 10%. Температура охлаждающей жидкости на выходе 10 градусов, на входе 9 градусов.
Эксперимент 2.
Взят ТЭМ площадью 26*12 мм, Imax = 2,1А, Umax = 13,4В, Qmax = 16,9Вт, R = 5Ом, t max = 130°C. При нагрузке в 20 Ом и токе в 66 мА модуль выдал напряжение в 1,31В. Перепад температур ~ 100°С
При таком результате можно предположить, что модуля с гораздо большей площадью и разностью температур хватит на питание небольшого светодиодного осветителя или радиоприёмника, или же для зарядки аккумуляторов.
|
|
|
Симулятор работы тэг
Чтобы каждый раз не высчитывать напряжение для ТЭГ, мы создали симулятор в программе Blender, позволяющей создать 3D модель и высчитать значение интересующих величин. В программе мы создали объект - куб, которому назначили свойства: E - термо-ЭДС, T1 и T2 – температура нагретого и холодных концов спая термопары соответственно, a – коэффициент термо-ЭДС, U - внешнее напряжение, I - сила тока в цепи, R - сопротивление в цепи, s - количество термопар и n - количество модулей. С помощью блокового программирования мы выстроили цепочки: сенсор (действие) - контроллер (логическое выражение) - актуатор (реакция).
Сенсоры необходимы для постоянного расчета и для уменьшения / увеличения температуры и количества модулей. С этой целью мы воспользовались сенсором «клавиатура» и сенсором «всегда».
Контроллер представлял у нас в цепочке обычную коньюнкцию.
На наши действия программа реагирует благодаря актуатору «свойство», который в зависимости от потребностей выставляется в разные режимы работы. Например, для расчета формулы мы присваивали свойству значение формулы, а для увеличения / уменьшения использовали режим «добавить».
Все формулы мы поместили в актуаторы, т.к. при изменении одного из параметров остальные также должны изменятся.
Вот эти формулы:
E = a *(T1 – T2)/100
где E – термо-ЭДС в вольтах, T1 и T2 – температура нагретого и холодных концов спая термопары соответственно, a – коэффициент термо-ЭДС, зависящий от природы обоих металлов, образующих данную термопару, и выражающийся в микровольтах на градус.
U=E-I*R
где U- внешнее напряжение, I-сила тока в цепи, R- сопротивление в цепи.
Нами были введены также параметры s- количество термопар и n- количество модулей, тогда:
Usum=U*s*n
Вывод
Генератор имеет ряд неоспоримых преимуществ – это его малый вес и объём, высокая удельная генерируемая мощность, функциональность и высокая надёжность. Конструкция генератора исключает возможность его перегрева при правильном использовании. Некоторые производители уже оценили эти качества ТЭГ и внедрили его в производство. Это, например, создатели автомобиля BMW. Инженеры компании вместе со специалистами американского аэрокосмического агентства NASA и сейчас работают над технологиями превращения тепловой энергии выхлопных газов в электрическую. Ожидается, что работа в этом направлении совсем скоро позволит давать 5% экономию топлива, повышая КПД двигателя внутреннего сгорания.
Но ТЭГ можно использовать не только в крупных масштабах, но и на бытовом уровне, например, в холодильниках, в кулерах для питьевой воды, кондиционерах и др.
Таким образом, выявляется значимость нашего проекта:
теоретическая: изучение большого многообразия материалов, их обобщение и анализ;
практическая: перспективность применения разработки в различных целях и сферах жизни.