Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи между потоками сред с различной температурой

Изобретение относится к термоэлектрической технике. Устройство состоит из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой источником электрической энергии, обе поверхности которой находятся на некотором расстоянии (зазоре) от стенок транспортных зон с движущимися в них средами. В транспортных зонах под углом в пределах от 20^о до 60° по отношению к плоскости движения сред выполнены сквозные отверстия, образующие вместе с зазорами единые каналы для движения воздуха. В начале и конце транспортных зон в направлении, также перпендикулярном движению сред, устанавливаются вентиляторные агрегаты, запитываемые от того же источника электрической энергии, что и термоэлектрическая батарея. Вентиляторные агрегаты осуществляют продув воздуха в зазоре между стенками транспортных зон и поверхностями термоэлектрической батареи, причем один вентиляторный агрегат работает на вдув воздушного потока, а второй на его выдув. Термоэлектрическая батарея, транспортные зоны и вентиляторные агрегаты образуют жесткую механическую конструкцию посредством крепежных приспособлений. Технический результат - интенсификация теплопередачи между спаями термоэлементов, составляющих термоэлектрическую батарею, и обтекающими ее средами. 1 ил.

 

Изобретение относится к термоэлектрической технике, в частности к термоэлектрическим устройствам для интенсификации теплообмена между потоками жидкостей или газов (средами) с различной температурой.

Прототипом является конструкция, описанная в [1]. Устройство состоит из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, одна поверхность которой через разделяющую стенку транспортной зоны обтекается средой с более низкой температурой, а другая также через разделяющую стенку - средой с более высокой температурой. Термоэлектрическая батарея выполняет функции интенсификатора теплопередачи между двумя потоками жидкости или газа за счет поглощения и выделения теплоты Пельтье на спаях термоэлементов, находящихся в тепловом контакте с ними.

Недостатком устройства является относительно низкое значение коэффициента теплообмена между спаями термоэлементов, составляющих термоэлектрическую батарею, и соответствующими средами. Данное обстоятельство связано с наличием перегородок между средами и термоэлектрической батареей, теплообмен которых с последней осуществляется только за счет кондуктивного механизма, коэффициент теплопередачи при котором достаточно невысок.

Целью изобретения является интенсификация теплопередачи между спаями термоэлементов, составляющих термоэлектрическую батарею, и обтекающими ее средами.

Цель достигается тем, что в термоэлектрическом интенсификаторе теплопередачи между потоками сред с различной температурой, состоящем из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой источником электрической энергии, одна поверхность которой через разделяющую стенку транспортной зоны обтекается средой с более низкой температурой, а другая также через разделяющую стенку транспортной зоны - средой с более высокой температурой, обе поверхности термоэлектрической батареи находятся на некотором расстоянии (зазоре) от стенок транспортных зон с движущимися в них средами, при этом в транспортных зонах под углом в пределах от 20 до 60° по отношению к плоскости движения сред выполнены сквозные отверстия, образующие вместе с зазорами единые каналы для движения воздуха, а в их начале и конце в направлении, также перпендикулярном движению сред, устанавливаются вентиляторные агрегаты, запитываемые от того же источника электрической энергии, что и термоэлектрическая батарея, осуществляющие продув воздуха в зазоре между стенками транспортных зон и поверхностями термоэлектрической батареи, а также через отверстия в транспортных зонах, причем один вентиляторный агрегат работает на вдув воздушного потока, а второй на его выдув, при этом термоэлектрическая батарея, транспортные зоны и вентиляторные агрегаты образуют жесткую механическую конструкцию посредством крепежных приспособлений.

Конструкция термоэлектрического интенсификатора теплопередачи приведена на фиг. 1. Устройство состоит из термоэлектрической батареи 1, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой источником электрической энергии (на фиг. не показан), обе поверхности которой находятся на некотором расстоянии (зазоре) от стенок 2 транспортных зон 3 с движущимися в них средами 4. В транспортных зонах 3 под углом в пределах от 20 до 60° по отношению к плоскости движения сред 4 выполнены сквозные отверстия 5, образующие вместе с зазорами единые каналы для движения воздуха. В начале и конце транспортных зон 3 в направлении, также перпендикулярном движению сред 4, устанавливаются вентиляторные агрегаты 6, запитываемые от того же источника электрической энергии, что и термоэлектрическая батарея 1. Вентиляторные агрегаты 6 осуществляют продув воздуха в зазоре между стенками 2 транспортных зон 3 и поверхностями термоэлектрической батареи 1, причем один вентиляторный агрегат работает на вдув воздушного потока, а второй на его выдув. Термоэлектрическая батарея 1, транспортные зоны 3 и вентиляторные агрегаты 6 образуют жесткую механическую конструкцию посредством крепежных приспособлений 7.

Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи работает следующим образом. При пропускании через термоэлектрическую батарею 1 постоянного электрического тока от источника энергии на одних спаях термоэлементов будет поглощаться теплота Пельтье, а на других выделяться. Если холодные спаи термоэлементов будут находиться в непосредственной близости со стенкой 2 транспортной зоны 3 с горячей движущейся средой 4, а горячие спаи термоэлементов - со стенкой транспортной зоны с холодной движущейся средой, то за счет имеющегося перепада температур будет происходить интенсификация обмена тепловой энергией между двумя потоками сред. При этом продув воздуха в зазорах между стенками 2 транспортных зон 3 и поверхностями термоэлектрической батареи 1, а также через отверстия 5 в транспортных зонах 3 воздушными агрегатами 5 даст возможность повысить коэффициент теплопередачи между ними за счет обеспечения режима вынужденной конвекции, при котором значение данного коэффициента существенно выше, чем в случае кондуктивного механизма теплообмена.

Литература

1. Каганов М.А., Привин М.Р. Термоэлектрические тепловые насосы. Л.: Энергия. - 1970. - с. 175.

Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи между потоками сред с различной температурой, состоящий из термоэлектрической батареи, составленной из идентичных по размерам и физическим свойствам термоэлементов, питаемой источником электрической энергии, одна поверхность которой через разделяющую стенку транспортной зоны обтекается средой с более низкой температурой, а другая также через разделяющую стенку транспортной зоны - средой с более высокой температурой, отличающийся тем, что обе поверхности термоэлектрической батареи находятся на некотором расстоянии (зазоре) от стенок транспортных зон с движущимися в них средами, при этом в транспортных зонах под углом в пределах от 20^о до 60° по отношению к плоскости движения сред выполнены сквозные отверстия, образующие вместе с зазорами единые каналы для движения воздуха, а в их начале и конце в направлении, также перпендикулярном движению сред, устанавливаются вентиляторные агрегаты, запитываемые от того же источника электрической энергии, что и термоэлектрическая батарея, осуществляющие продув воздуха в зазоре между стенками транспортных зон и поверхностями термоэлектрической батареи, а также через отверстия в транспортных зонах, причем один вентиляторный агрегат работает на вдув воздушного потока, а второй на его выдув, при этом термоэлектрическая батарея, транспортные зоны и вентиляторные агрегаты образуют жесткую механическую конструкцию посредством крепежных приспособлений.