Методика виконання лабораторної роботи

1.Розробити алгоритм для розрахунку теплових та електричних параметрів каскадної батареї охолодження на основі співвідношень (1)-(7) з врахуванням температурної залежності властивостей матеріалу віток. Опис алгоритму оформити в редакторі Word.

2.На основі розробленого алгоритму, скласти комп’ютерну програму для розрахунку навантажувальних характеристик каскадної батареї охолодження.

3.Провести розрахунки залежностей характеристик каскадної батареї охолодження від конструкційних та електричних параметрів.

При цьому:

1) вважати, що вітки термоелементу виконані з матеріалу на основі Bi₂Te₃, температурні залежності якого задані;

2) теплові опори системи теплообміну на холодних і гарячих поверхнях батареї заданими;

3) провести розрахунки для різних параметрів для режиму максимального холодильного коефіцієнту;

4

12

. Порівняти отримані результати з їх значеннями, які обчисленими за наближеними формулами.

Порядок виконання лабораторної роботи

1. Розробити алгоритм розрахунку каскадної батареї охолодження для вихідних даних, що приведені в додатку.

2. Ввести значення теплофізичних властивостей матеріалу віток та конструкційних параметрів кожного каскаду термобатареї (див. додаток).

3. Для заданих параметрів визначити: перепади температури на каскадах (DT1,DT2); холодопродуктивність (Q0); холодильний коефіцієнт (e); напругу (U) та електричну потужність (W), що споживаються батареєю (при струмі 8А).

4. Визначити максимальний перепад температури (DTmax) який можна отримати на заданій конструкції батареї.

5. Провести розрахунки п.3 для різних перепадів температур (від 10 .. DTmax), результати розрахунків занести в таблицю

T	Q0	U	W		T1	W1	T2	W2

6. Побудувати графічно поверхню залежності e від електричного струму I (в границях від 4 до 16 А) та перепаду температур (30.. 70 К).

7. Зробити висновки.

Контрольні питання

1. Фізичні передумови використання каскадних батарей.

2. Елементарний розрахунок каскадної термоелектричної батареї.

3. Метод теорії оптимального керування для проектування каскадної батареї Пельтьє.

Література

1. Анатычук Л.И.,Семенюк В.А. Оптимальное управление свойствами термоэлектрических материалов и приборов Черновцы, 1992, с.264.

2. Вайнер А. Л. Термоелектрические охладители. М. Радио и связь, 1983, с.176.

3. Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы, Москва, 1960, с.188.

Практична частина

Л

14

абораторна робота №3

Проектування термоелектричного кондиціонера

Мета роботи

Провести розрахунки розподілу температур та проектування термоелектричного кондиціонера для термостатування об’єктів камери.

Теоретична частина

Модель термоелектричного кондиціонера (рис.1) складається з термоелектричного модуля; радіатора на холодній поверхні модуля і системи відводу тепла. Радіатор на холодній поверхні модуля контактує з робочим об’ємом камери, в якій необхідно підтримувати задану температуру. Термоелектричний модуль складається з N – послідовно з’єднаних термопар, кожна з яких утворюється з двох віток n- і p-типів провідності, поверхні спаїв термоелемента ізотермічні, бічні поверхні віток ізольовані. Тепло від гарячих спаїв модуля знімається радіатором.

Рис.1. Модель термоелектричного кондиціонера.

Теплове навантаження, що виділяється в камері передається через радіатор R_c, знімається термоелектричним модулем і скидається горячим радіатором R_h в оточуюче середовище з температурою Т_а.

При розв’язку задачі електричні і теплові втрати в комутаційних пластинах і в місцях контакту віток термоелемента з комутаційними пластинами прийняти малими, усереднені параметри матеріалів віток задані.

Необхідно визначити в квазістаціонарному наближенні, який необхідно пропускати струм крізь термоелектричний модуль та його зміну в часі, щоб температура в камері Т1 змінювалась за заданим законом. Розрахувати енергетичні характеристики кондиціонера (холодопродуктивність Q₀ , потужність W, потужність U, струм I ).