admin / 13.05.2018

Термоэлектрогенераторы на дровах мощностью 1 квт

Термоэлектрический генератор

Огромное количество электронных устройств поглощает электрическую энергию, которую надо постоянно возобновлять. Находясь в пути, приходится возить с собой химические источники тока или вырабатывать электричество из механической энергии с помощью сложных и громоздких приспособлений.

Вид термоэлектрического генератора

Ещё раньше Зеебек обнаружил возникновение термо-ЭДС в цепи из разнородных проводников при поддерживании разной температуры в месте контакта. На основании термоэлектрических эффектов был создан так называемый элемент или модуль «Пельтье», представляющий собой 2 керамические пластины с расположенным между ними биметаллом. При подаче через них электрического тока, одна сторона пластины нагревается, а другая охлаждается, что позволяет создавать из них холодильники. На рисунке ниже изображены модули разных размеров, применяемые в технике.

Модули «Пельтье» разных размеров

Процесс является обратимым: если поддерживать температурный перепад на элементах с обеих сторон, в них будет вырабатываться электрический ток, что позволяет использовать устройство как термоэлектрический генератор для выработки небольшого количества электроэнергии.

Эффект «Пельтье» заключается в выделении тепла в месте контакта разнородных проводников при протекании по ним электрического тока.

Принцип действия модулей

На контакте разнородных проводников происходит выделение или поглощение тепла в зависимости от направления электрического тока. Поток электронов обладает потенциальной и кинетической энергией. Плотность тока в контактирующих проводниках одинакова, а плотности потоков энергии отличаются.

Если энергия, втекающая в контакт, больше энергии, вытекающей из него, это означает, что электроны тормозятся в месте перехода из одной области в другую и разогревают кристаллическую решётку (электрическое поле тормозит их движение). Когда направление тока меняется, происходит обратный процесс ускорения электронов, когда энергия у кристаллической решётки забирается и происходит её охлаждение (направления электрического поля и движения электронов совпадают).

Энергетическая разность зарядов на границе полупроводников самая высокая и в них эффект проявляется наиболее сильно.

Модуль «Пельтье»

Больше всего распространён термоэлектрический модуль (ТЭМ), представляющий собой полупроводники p-, и n-типов, соединённые между собой через медные проводники.

Схема принципа работы модуля

В одном элементе существует 4 перехода между металлом и полупроводниками. При замкнутой цепи поток электронов перемещается от отрицательного полюса АКБ к положительному, последовательно проходя через каждый переход.

Вблизи первого перехода медь – полупроводник p-типа происходит тепловыделение в полупроводниковой зоне, поскольку электроны переходят в состояние с меньшей энергией.

Вблизи следующей границы с металлом в полупроводнике происходит поглощение теплоты, в связи с «высасыванием» электронов из зоны р-проводимости под действием электрического поля.

На третьем переходе электроны попадают в полупроводник типа n, где они обладают большей энергией, чем в металле. При этом происходит поглощение энергии и охлаждение полупроводника около границы перехода.

Последний переход сопровождается обратным процессом тепловыделения в n-полупроводнике из-за перехода электронов в зону с меньшей энергией.

Поскольку нагревающиеся и охлаждающиеся переходы находятся в разных плоскостях, элемент «Пельтье» сверху будет охлаждаться, а снизу нагреваться.

На практике каждый элемент содержит большое количество нагревающихся и охлаждающихся переходов, что приводит к образованию ощутимого температурного перепада, позволяющего создать термоэлектрогенератор.

Как выглядит структура модуля

Элемент «Пельтье» содержит большое количество полупроводниковых параллелепипедов p-, и n-типов, последовательно соединённых между собой перемычками из металла – термоконтактов, другой стороной соприкасающихся с керамической пластиной.

В качестве полупроводников применяется теллурид висмута и германид кремния.

Достоинства и недостатки ТЭМ

К преимуществам термоэлектрического модуля (ТЭМ) относят:

  • малые размеры;
  • возможность работы, как охладителей, так и нагревателей;
  • обратимость процесса при смене полярности, позволяющая поддерживать точное значение температуры;
  • отсутствие подвижных элементов, которые обычно изнашиваются.

Недостатки модулей:

  • малый КПД (2-3%);
  • необходимость создания источника, обеспечивающего температурный перепад;
  • значительное потребление электроэнергии;
  • высокая стоимость.

Несмотря на недостатки, ТЭМ применяются там, где большие энергозатраты не имеют значения:

  • охлаждение чипов, деталей цифровых фотокамер, диодных лазеров, кварцевых генераторов, инфракрасных детекторов;
  • использование каскадов ТЭМ, позволяющих добиться низкой температуры;
  • создание компактных холодильников, например, для автомобилей;
  • термоэлектрогенератор для зарядки мобильных устройств.

При малой производительности ТЭГ целесообразно применять в походных условиях, где требуется получить электричество для зарядки сотового телефона или светодиодной лампочки. Простота конструкции позволяет изготовить электрогенератор своими руками.

Альтернативными источниками также являются солнечные батареи или ветрогенератор. Для первых требуются особые условия – наличие солнечного освещения, которое может быть не всегда. Другой источник имеет большие габариты и для него необходим ветер. Ещё одним недостатком у них является наличие подвижных частей, снижающих надёжность и имеющих большой вес.

Термогенераторы промышленного изготовления

Компания BioLite разработала новую модель для походов, позволяющую готовить пищу в компактной переносной печке на дровах и одновременно заряжать мобильное устройство от встроенного ТЭГ.

Компактная переносная печка на дровах

Устройство пригодится везде: на рыбалке, в походе, на даче. В качестве топлива можно применять всё, что горит.

При сгорании в топке топлива тепло передаётся через стенку модулю, который вырабатывает электричество. При напряжении 5В, мощность на выходе составляет 2-4 Вт, чего вполне хватает для зарядки многих типов мобильных устройств и работы освещения на светодиодах. Красной стрелкой изображено направление движения тепла, синей – холодного воздуха в топку, жёлтыми – подача электричества на вращение вентилятора подсоса воздуха и на выход генератора через USB.

Схема работы ТЭГ компании BioLite на дровах

Печь-генератор «Индигирка», разработанная петербургским предприятием Криотерм, имеет характеристики:

  • тепловая мощность – 6 кВт;
  • вес – 56 кг;
  • габариты – 500х530х650 мм;
  • эл. мощность при напряжении 5В – 60 Вт.

Печь является обычной отопительно-варочной, где с двух сторон закреплены термоэлектрогенераторы.

Как выглядит печь-термоэлектрогенератор «Индигирка»

Устройство довольно удобное, но впечатляет цена – 50 тыс. руб. Хоть печь, и предназначена для походных условий, но рядовым охотникам и рыболовам она будет явно не по карману. Как отопительная, она ничем не лучше обычных и более дешёвых моделей.

Если пристроить ТЭГ к простой печи, устройство, изготовленное своими руками, будет работать отлично.

ТЭГ своими руками

Чтобы термоэлектрический генератор собрать своими руками, необходимы следующие элементы:

  1. Модуль. Для генерирования электрического тока можно применять не все модули, а только те, которые способны выдержать нагрев до 300-4000С. Наличие запаса по нагреву необходимо, поскольку даже при незначительном перегреве элемент выходит из строя. Наиболее распространены модели типа ТЕС1-12712 в виде квадратных пластин с размером стороны 40, 50 или 60 мм.

Если взять максимальный размер, достаточно в конструкции, сделанной своими руками, применить один элемент. Первые 3 цифры маркировки – 127 означают, сколько элементов содержится в 1 пластине. Последние цифры показывают величину максимально допустимого тока, который составляет 12 А.

  1. Повышающий преобразователь. Он необходим для получения постоянного напряжения 5В. Генератор может выдавать меньшее напряжение, которое необходимо увеличить. Устройства выпускают зарубежные (типы 5V NCP1402 и MAX 756) и отечественные (3.3В/5В ЕК-1674). Для зарядки мобильника следует подобрать устройство с USB разъёмом.
  2. Нагреватель. Простейшими вариантами являются костёр, свеча, самодельная лампа или миниатюрная печка.
  3. Охладитель. Проще всего применять воду или в зимнее время – снег.
  4. Соединительные элементы. Необходимо оборудование для создания максимально возможного температурного перепада между двумя сторонами пластины. Здесь выбор за умельцами, они чаще всего применяют 2 кружки или кастрюли разных размеров, у которых отпиливаются ручки и где одна вставляется внутрь другой. Между ними помещается модуль и крепится на термопасту. К нему припаиваются 2 провода и подключаются к преобразователю напряжения.

Для повышения КПД генератора, днища металлических поверхностей кружек или кастрюль, контактирующие с пластиной генератора, следует отполировать. Кроме того, на места между донышками меньшей и большой кружек наносится термостойкий герметик. Тогда тепло от нагрева будет локализовано в месте нахождения модуля.

Провода между модулем и преобразователем защищаются термостойкой изоляцией и герметиком.

Во внутреннюю кружку наливается вода, и вся конструкция ставится на огонь. Через несколько минут можно проверить выходное напряжение мультиметром.

Для того чтобы собрать термоэлектрический генератор самостоятельно, понадобятся материалы:

  1. элемент «Пельтье»;
  2. корпус от старого блока питания компьютера для изготовления мини-топки;
  3. преобразователь напряжения с USB выходом на 5В при входном 1-5 В;
  4. радиатор с кулером от процессора;
  5. термопаста.

Затраты здесь небольшие и устройство вполне способно зарядить мобильный телефон. Генератор, собранный своими руками, является аналогом зарубежной модели фирмы BioLite. Если его собрать аккуратно, устройство будет надёжно работать долгое время, поскольку ломаться здесь нечему. Важно только не перегреть элемент «Пельтье», отчего он может выйти из строя.

При использовании куллера для охлаждения радиатора его следует подключить к генератору, после чего часть вырабатываемой энергии будет расходоваться на охлаждение.

Несмотря на дополнительные энергозатраты, КПД установки возрастёт. Если радиатор будет сильно нагреваться в процессе работы, необходимо принять меры по его охлаждению. Иначе эффективность работы генератора будет низкой.

Характеристики генератора следующие:

  • выходное напряжение – 5В;
  • мощность нагрузки – 0,5А;
  • тип выхода – USB;
  • топливо – любое.

Устройство изготавливается следующим образом:

  • разобрать блок питания, оставив корпус;
  • приклеить термопастой модуль «Пельтье» к радиатору. Клеить надо холодной стороной, где нанесена маркировка;
  • зачистить и отполировать наружную боковую поверхность корпуса блока питания и приклеить к ней элемент другой стороной (вместе с радиатором);
  • припаять провода от входа преобразователя напряжения к выводам пластины.

Проверить ТЭГ можно, если наложить внутрь топки тонких веточек и поджечь их. Через несколько минут можно подключать телефон, для подзарядки которого требуется разница температуры сторон модуля 1000С. На рисунке ниже изображён генератор в сборке.

Термоэлектрогенератор в сборке, изготовленный своими руками

При использовании ТЭГ необходимо соблюдать полярность подключения модулей.

ТЕРМОЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОР ТГК-10

Радио 1956 №9

В журнале «Радио» № 2 за 1954 год было рассказано о принципах действия термоэлектрогенераторов, там же приводились конструктивные данные и характеристики термоэлектрогенераторов типа ТГК-3, используемых для питания радиоприёмников.

В настоящее время начат мелкосерийный выпуск термоэлектрогенераторов типа ТГК-10 мощностью 10-12 вт, предназначенных для питания малых колхозных радиоузлов типа КРУ-2. В качестве источника нагрева в термоэлектрогенераторах применены обычные керогазовые горелки. В отличие от ТГК-3 в данном случае горючее расходуется только на нагрев термобатарей и не используется для освещения.

В этих термоэлектрогенераторах применены специальные термоэлементы со сравнительно высоким сроком службы и КПД, несколько отличающиеся от термоэлементов ТГК-3. Принципы изготовления термоэлементов разработаны в НИИТС Министерства связи.

На рис. 1, а приведён схематический чертёж, а в заголовке дан общий вид термоэлектрогенератора ТГК-10 разработанного в экспериментальных мастерских УПП Министерства связи. Над горелкой керогаза расположен восьмигранный алюминиевый теплопередатчик, снабжённый вертикальными радиаторами, по которым проходят горячие газы из горелки. Для усиления тяги над теплопередатчиком имеется небольшая жестяная трубка. На боковых гранях теплопередатчика установлены секции термобатареи таким образом, что нагреваемые спаи прижаты к поверхности теплопередатчика, а спаи, подлежащие охлаждению, обращены наружу. К последним прижаты алюминиевые радиаторные «ребра», служащие для воздушного охлаждения.

На рис. 1, б изображена часть термобатареи, т. е. несколько последовательно соединённых термоэлементов. Каждый элемент (рис. 1, в) состоит из двух термоэлектродов: положительного — угольного I и отрицательного II.

Рис. 1.

При разности температур между «спаями» порядка 300° каждый термоэлемент развивает ЭДС около 55 мв. Рабочее напряжение термоэлемента при токе нагрузки 1 а равно 30-35 мв. Коэффициент полезного действия преобразования тепловой энергии в электрическую составляет около 3,5%. Срок службы термоэлемента, определяющийся постепенным повышением переходного сопротивления в горячем «спае», достаточно велик, он превышает 4000 часов.

При нормальном режиме работы термоэлектрогенератора температура горячих «спаев» термоэлементов равна 400-420°, а температура «холодных спаев» — 90-100°.

Термоэлектрогенератор имеет две самостоятельные термобатареи, одна из которых служит для питания цепей накала, а вторая — для питания анодных цепей от вибропреобразователя, имеющегося в радиоузле КРУ-2.

Всего в термоэлектрогенераторе установлено 410 термоэлементов, 36 из которых составляют батарею накала, а 374 — батарею вибропреобразователя.

По техническим условиям гарантируются следующие характеристики термоэлектрогенератора:

Батареи Ток нагрузки, А Напряжение, В Мощность, Вт
Накала 0,7 1.2 0,84
Вибропреобразователя 1 10 10

Общая мощность термоэлектрогенератора, таким образом, должна быть не менее 10,8 Вт. Фактически она равна 11-12 Вт.

На рис. 2 приведены нагрузочные характеристики батарей ТГК-10. Как видно из этих характеристик, рабочий режим термоэлектрогенератора соответствует приблизительно режиму наибольшей мощности, при котором ток нагрузки равен 0,5 Iкз, а рабочее напряжение — 0,5 ЭДС.

Рис. 2.

Ввиду того что напряжение батарей термоэлектрогенератора довольно сильно изменяется при колебаниях тока нагрузки, батарею вибропреобразователя рекомендуется использовать совместно с параллельно подключённой 10-вольтовой аккумуляторной батареей, работающей в этом случае в качестве буферной.

При работе ТГК-10 расходует 100-105 г керосина в час. Исходя из этого, общий коэффициент полезного действия термоэлектрогенератора равен приблизительно 1,0%.

Термоэлектрогенератор ТГК-10 можно использовать также в качестве резервных источников питания в тех случаях, когда основными источниками служат ветроэлектрические установки.

Значительное количество термоэлектрогенераторов ТГК-10 уже находится в эксплуатации в различных, в том числе самых удалённых уголках нашего Союза.

В. Даниэль-Бек, С. Курфирст, Н. Рогинская

>№14 — Как cделать теплогенератор термогенератор в майнкрафт — IC2 Experimental

Субтитры

№14 — Как cделать теплогенератор термогенератор в майнкрафт — IC2 Experimental.
всем привет свами 314 серия гайдов по индастриал крафт 2 и сегодня мы с вами поговорим о термо в генераторах в игре существует четыре термо генератора это твердотельный термо генератор жидкостный радио за топ ней электрический для твердотельного генератор на потребуется

любое вещество которое герб которая горит я возьму например, да что еще возьму давайте возьмем уголь древесный уголь и жмем сюда запросим от как видите он выработаем максимально тип теплопередачи затем 20 единиц вот сюда

вот это забросим вообщем он зарабатывать нужно просто подключить нему механизм который используется который использует тепла передачу следующий механизм следующий термо генератор-то жидкостный он вырабатывает он вырабатывает тепло с помощью жидкости любой жидкости с м

модов build craft 2 crafts любых мода которого собаки точно также forestry на сборке ваших модов там не знаю он вырабатывает очень также терм тепло макс вот макс и хотя его не использовал, но зная очень хорошо как с ним работать два

часа попробуем возьмем лаву что ли мать ведь она мне не заливается туда это нужно использовать либо нефть либо еще какое-то вещество вот следующий вид термо генераторов он ради изотопный lisap top на крафт и сам у нас для его разогрева нам потребуется

6 штучек таблеток билета рита и яга топлива 6 штучек раз два три 4 5 6, но и чтобы не заразиться нам потребуется защитный костюм потому что он излучает радиацию на те возьмем и

забросим сюда вот как вы видите он вырабатывает так максимально потом передачи этот термо генератор бесконечной он вырабатываем бесконечно 54 тепла тепла за тик вот кажется довольно таки просто из 7 железных оболочек коллективной камеры

которая крафте напротив центров пластинок и корпусных механизмов и потребуется нам тепла провод кто из-за к теплу и тепла полутон карты с резины и с медной пластины вот жидкость эккерман генератор профессор давайте просто нужно

4 универсально жидкостной капсула 4 железной оболочке и тех пор провод твердо термальный генератор коптится тоже довольно таки просто нам потребуется просто три железных пластин и железной печи тепла провод либо тепла провод основной корпус механизма печка

не знаю как кажется, а основного корпуса механизма нам потребуется всего лишь 8 кусочков железной пластиной или железная печка 1 из 5 кусочков железные пластины и последний вид генератора от электрический для его питания нам

потребуется какой-то механизм который использовать тепло вода и нам потребуется 10 штучек катушек которые как раз таки просто с 8 мин их проводов и если это посередине железа натянуть на весь и штучек и разбросе мы вот сюда

чтобы получить энергию как вы знаете это электрический электрический тема генераторы для него нам потребуется энергия энергию мы возьмем из простого мвф и возьмем провода какие-то любые затем вот

так вот и подключим его вот сюда вечно поступает энергия, но он пока не вырабатывает максимально теплопередачу если вы например однако пушка вырабатывать 10 тепла за тик то есть issimo в личе катушки начаты увеличим

число тепла за тик вот так вот, но пока не вырабатывает потому что нужен механизм для которого он будет вырабатывать электроэнергию смотрите мои следующие ролики следующий видео и вы все узнаете зачем они нужны

ну что ж на этом все если матраса данный видеоролик может я полежать не лайком по-своему канал и до скорых встреч .

FILED UNDER : Справочник

Submit a Comment

Must be required * marked fields.

:*
:*