Аннотация
В мировом сообществе все большее внимание уделяется альтернативным источникам энергии. Модуль Пельтье – простейший преобразователь тепловой энергии в электрическую и наоборот. На данном этапе развития промышленности, техники, электроники и микропроцессорных технологий термоэлектрические элементы Пельтье в основном используют как тепловые насосы. Вследствие простоты, высоких показателейнадежности, малых габаритах, относительно невысокой стоимости и других преимуществ термоэлектрические модули Пельте рассмотрены как очевидные источники электрической энергии. Исследование произведено с целью определения возможности использования термоэлектрических модулей Пельтье в качественном преоб-разовании тепловой энергии в электрическую, а также для установления наиболее эффективных режимов работы элементов Пельтье в качестве генераторов электрической энергии. В ходе исследований выполена работа, направленная на создание модели, анализ различных статических режимов генерации электроэнергии. Произведено моделирование режимов работы элементарной ячейки термоэлектрического модуля Пельтье в среде ANSYS Workbench. Произведён математический анализ результатов моделирования элементарной ячейки модуля Пельтье в различных режимах генерации электрической энергии. Определены рабочие характеристики термоэлектрических элементов Пельтье, выполнена обработка результатов. Выявлены условия максимума эффективности преобразования тепловой энергии в электрическую термоэлектрическим модулем Пельтье. Оптимальными режимами следует считать нагрев одной из сторон модуля Пельте до температуры, близкой к допустимой. Определены рабочие режимы термоэлектрических элементов, выполнена обработка результатов. Устройство, основанное на применении термоэлектрических модулей Пельтье, возможно применить в качестве автономного средства зарядки аккумуляторов гаджетов и средств теле- и радиокоммуникации.
Ключевые слова
Модуль Пельтье, термоэлектрический преобразователь, альтернативная энергетика, теплоэнергетика, утилизация тепловой энергии, электроэнергетика.
1. Шостаковский П.Г. Термоэлектрические источники альтернативного электропитания // Компоненты и технологии. 2010. Т. 1, №12. С. 131–138.
2. ГОСТ 6616-94. Преобразователи термоэлектрические. Общие технические условия. Минск, 1994. 15 с. (Система стандартов по информ., библ. и изд. делу).
3. Шостаковский П.Г. Альтернативные источники электрической энергии промышленного применения на основе термоэлектрических генераторов // Controlengineering Россия. 2013. Т. 1, №3. С. 52–56.
4. Лебедев Ю.П., Сидоркин А.Ф., Пармоник А.Ю. Оценка применимости и взаимозаменяемости модулей Пельтье // Современные фундаментальные и прикладные исследования. 2011. Т.1, №1. С. 26–28.
5. Шостаковский П.Г. Термоэлектрические генераторы промышленного применения. Ч. 2 // Современная электроника. 2016. Т. 1, №1. С. 2–5.
6. Шостаковский П.Г. Современные решения термоэлектрического охлаждения для радиоэлектронной, медицинской и бытовой техники. Ч. 2 // Компоненты и технологии. 2010. Т. 1, №1. С. 130–137.
7. Сандалов В.М., Романов К.В. Автономное зарядное устройство на базе модуля Пельтье // Наука ЮУрГУ [Электронный ресурс]. 2017. Т. 1, №1. С. 523–529.
8. Андреев С.А., Судник Ю.А., Петрова Е.А., Бессонов К.Е., Богаченков А.Г. Отопительно-варочная печь: пат. 138737 России. 2013. Бюл. №8.
9. Милкин В.И., Калитенков Н.В., Коробко А.Н. Электрогенерирующее отопительно-варочное устройство: пат. 98231 России. 2010. Бюл. №28.
10. Шостаковский П.Г. Термоэлектрические генераторы промышленного применения. Ч. 1 // Современная электроника. 2016. Т. 1, №1. С. 2–7.
11. Шостаковский П.Г. Современные решения термоэлектрического охлаждения для радиоэлектронной, медицинской и бытовой техники. Ч. 1 // Компоненты и технологии. 2009. Т. 1, №12. С. 40–46.
12. Головко Д.Б., Скрипник Ю.А., Ментковский Ю.Л., Глазков Л.А., Химичева А.И. Способ определения коэффициента Пельтье неоднородной электрической цепи и устройство для его осуществления: пат. 2124734 России. 1999. Бюл. №2.
13. Шостаковский П.Г. Современные термоэлектрические источники питания электронных устройств // Компоненты и технологии. 2015. Т. 1, №1. С. 14–19.
14. Штерн Ю.И., Кожевников Я.С., Никаноров М.Д., Крикун Е.А., Штерн М.Ю. Термоэлектрический модуль: пат. 2007134625 России. 2009. Бюл. №23.
15. Бурштейн А.И. Физические основы расчета термоэлектрических устройств. М.:Физматлит, 1962. 136 с.
16. Жуйков А.О., Лушников И.Л. Термоэлектрический модуль Пельтье и его применение // Современные проблемы телекоммуникаций: межвуз. сб. науч. тр. Новосибирск: СибГУТИ, 2016. Т. 1. С. 578–582.
17. Иванов А.С., Прилепо Ю.П., Чернышова Т.И., Варламов С.А. Монолитная генераторная термоэлектрическая батарея: пат. 93584 России. 2010. Бюл. №12.
18. Долгих П.П., Иброгимов Р.И. Перспективы применения термоэлектрических установок для электроснабжения децентрализованных потребителей // Эпоха науки. 2016. Т. 1, №8. С. 281–289.
19. Термоэлектрическое охлаждение / А.Ф. Иоффе, Л.С. Стильбанс, Е.К. Иорданшвили, Т.С. Ставицкая. М.; Л.: АН СССР, 1956. 114 с.
20. Шостаковский П.Г. Разработка термоэлектрических систем охлаждения и термостатирования с помощью компьютерной программы Kryotherm // Компоненты и технологии. 2010. Т. 1, №8. С. 27–36.
21. Шостаковский П.Г. Тепловой контроль объектов на базе термоэлектрических сборок // Компоненты и технологии. 2011. Т. 1, №9. С. 142–150.