Устройство для периодического нагрева и охлаждения объекта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРИОДРИЕСКОГО НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее термобатарею, одна из рабочих поверхностей которой установлена контактно с объектом, на котором установлен датчик температуры, соединенный с входом блока управления , подключенного выходами к управляющим входам блока переключения, входы которого подключены, к источ-г нику питания, а выходы к полюсам термобатареи, и теплообменник, о тличающееся тем, что, с целью упрощения устройства и повьшег ния его экономичности, оно содержит тепловой аккумулятор, установленный между теплообменником и второй рабочей поверхностью термобатареи и выполненный в виде заполненных двухфазным наполнителем полостей, выпол ненньгх в теплоемком основании.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 1 2

SU, (5ц4 С 05 D 23 22

/ в;-.;,,r ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A8TQPCXOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3505857/24-24 (22) 28.1 0.82 (46) 15.09.85.Бюл. Р 34 (72) А.И.Грядунов (71) Специальное конструкторское бюро "Теллур" с опытным производством Ордена Трудового Красного Знамени института физики АН АЗССР (53) 621.555(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1040726, кл. В 03 В 15/34, 1981.

Авторское свидетельство СССР

9 258660, кл. Н 01 L 35/02, 1967. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО НАГРЕВА И ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТА, содержащее термобатарею, одна из рабочих поверхностей которой установлена контактно с объектом, на котором установлен датчик температуры, соединенный с входом блока управления, подключенного выходами к управляющим входам блока переключения, входы которого подключены.к источ-. нику питания, а выходы к полюсам термобатареи, и теплообменник, о т9 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства и повьппе.. 1 ния его экономичности, оно содержит тепловой аккумулятор, установленный межцу теплообменником и второй рабочей поверхностью термобатареи и выполненный в виде заполненных двух- фазным наполнителем полостей, выполненных в теплоемком основании.

1179296

Представленная на фиг. 2 блоксхема одного из вариантов реализации блока управления 4 включает в себя двухуровневый компаратор 14, вход которого соединен с датчиком температуры 5, а выходы — с входами триггера 15. Выходы триггера 15 соединены с. управляющими входами блока переключения 2.

Устройство работает следующим образом.

При первоначальном включении устройства в цепь питания блок переключения 2 в соответствии с сигналом, поступающим на его управляющие входы с выхода блока управления

4, обеспечивает определенную полярность напряжения, подаваемого на термобатарею i от источника питания 3, отводящую тепло от одной из рабочих, поверхностей 7 и обуславливающую охлаждение объекта 6.На другой рабочей поверхности 8 происходит

Изобретение относится к области термоэлектрических преобразователей, функционирующих в периодических рейерсивных тепловых режимах и обеспечивающих попеременное охлаждение и нагревание объектов, Цель изобретения — упрощение устройства и повышение его экономичности

На фиг. 1 схематично представле- 10 но устройство с блок-схемой; на

Фиг.2 — блок-схема блока управления.

Устройство включает в себя термобатарею 1, полюс а которой подключены к выходам блока переключения 2, входы которого соединены с источником питания 3. Управляющие входы блока переключения 2 подключены к выходам блока управления 4, с входом которого соединен датчик температуры 5, gp установленный на объекте 6, смонтированном с надежным тепловым контактом на одной из рабочих поверхностей 7 термобатареи 1. По второй рабочей поверхности 8 смонтирован теплообмен-р5 ник 9 в виде плоскореберной радиаторной системы, в теплоемком основании

10 которой создан тепловой аккумулятор в виде полостей 11, заполненных теплоаккумулирующим наполнителем 12 с температурой плавления, определяющей рабочую температуру теплового аккумулятора. Объект 6 ограждается от внешней среды слоем теплоизоляции 13.

35 выделение тепла, которое частично поглощается в тепловом аккумуляторе

11, преобразуясь в процессе плавления наполнителя 12 в скрытую теплоту частично отводится во внешнюю среду теплообменником 9 °

Управляющий сигнал, определяемый температурой датчика 5, поступает на вход двухуровневого компаратора

14, в котором производится его сравнение с двумя эталлоными значениями напряжения, соответствующими двум амплитудным значениям температуры объекта 6. Когда температура объекта 6 достигает минимального значения; сигнал, выходящий у компаратора 14, обуславливает скачкообразный переход триггера 15 из одного состояния равновесия в другое. Это обуславливает переход блока переключения 2 из одного позиционного состояния в другое, изменение полярности напряжения, подаваемого на термобатарею i, которая начинает нагревать объект 6 от минимальной до максимальной температуры.

В этой половине периода часть тепла от теплообменника 9 отводится термобатареей 1 и, преобразуясь на рабочей поверхности 7 в теплоту

I нагрева объекта 6, возвращается обратно в тепловой цикл. Другая часть телла отводится радиаторной системой

9 во внешнюю среду.

При достижении максимальной температуры по сигналу компаратора 14 вначале триггер 15, а затем и блок переключения 2 переходят в новые состояния. При этом опять изменяется полярность напряжения, подаваемого на термобатарею 1, и вновь наступает режим охлаждения объекта 6 до минимальной температуры.

l.

Последующие циклы работы предложенного устройства являются аналогич-, ными и периодически повторяются.

Как показывают расчеты, для интервала крайних значений температур, обеспечиваемого термоэлектрическим . преобразователем, всегда можно найти такую температуру, определяющую выбор наполнителем 12, при которой средние за полпериода количества тепла разных направлений, периодически подводимые к объекту 6, оказываются равными. Для этого случая связь рабочей температуры теплового

1179296

Т = (1- f (г T„r„))(<+ Г (z,T,,T,)), где (2,T,Т )=(1t )((+P ) М

N-1

15 иг.

Составитель Н.Мирная

Редактор О.Колесникова Техред Л.Мартяшова Корркктор Л.Нилипешко

Заказ 5674/49 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

° а °

Филиал .ППП "Патент", r. Ужгород, ул.Проектная, 4 акк мулятора 11 с амплитудными значениями температур объекта 6 определяется зависимостью

М= 1+ О,Б (Т + Т; )

z †-. . добротность термобатареи, К ;

Т, Т и-.Т1 — соответственно рабочая температура теплового аккумулятора

11, нижнее и верхнее амплитудное зна- 20 чение температуры объекта 6 в установившемся периодическом тепловом процессе, К.

Экономичность предложенного устройства обусловлена, во-первых, возвратом части тепла обратно в цикл с высоким коэффициентом преобразования, во-вторых,нет необходимости в. осуществлении цикличного отвода во внешнюю среду части тепла от объекта 6 при нагреве; в результате нет необходимости в использовании дополнительных энергопотребляющих блоков для создания цикличного теплообмена с внешней средой.

Предложенное устройство для соз= дания периодического процесса реверсивных тепловых воздействий, отличаясь простотой тепловой схемы, может найти широкое применение в различных тепловых системах-термических прессах, тепловых компрессорах и насосах, медицинских устройствах для контрастных температурных воздействий и т.д.