Генераторы тепловые: Термоэлектрические генераторы — Тепловые электрогенераторы — Интернет-магазин — Мир солнечной энергии

Содержание

принцип работы, применение, как сделать

Согласно мировой статистике, от общего числа выработанной электроэнергии, на ТЭС приходится более 60%. Как известно, для работы тепловых электростанций необходимо органическое топливо, запасы которого не бесконечны. Помимо того, положенный в основу техпроцесс не является экологически чистым. Но низкая стоимость оргтоплива и высокий КПД ТЭС, позволяет получать «дешевое» электричество, что оправдывает применение данной технологии. Выход из сложившейся ситуации – альтернативные источники энергии, к таковым относятся термоэлектрические генераторы (далее ТЭГ), о них и пойдет речь в этой статье.

Что такое термоэлектрический генератор?

Так принято называть устройство, позволяющее преобразовать тепловую энергию в электрическую. Следует уточнить, что термин «Тепловая» не совсем точен, поскольку тепло, это способ передачи, а не отдельный вид энергии. Под данным определением подразумевается общая кинетическая энергия молекул, атомов и других структурных элементов, из которых состоит вещество.

Несмотря на то, что на ТЭС сжигается топливо для получения электричества, ее нельзя отнести к ТЭГ. На таких станциях тепловая энергия вначале преобразуется в кинетическую, а она уже в электрическую. То есть, топливо сжигается для получения из воды пара, который вращает турбину электрического генератора.

Схема работы ТЭС

Исходя из выше изложенного, следует уточнить, что ТЕГ должен генерировать электроэнергию без промежуточных преобразований.

Принцип работы

В основе ТЭГ лежит термоэлектрическое явление, описанное в начале 20-х годов XIX века немецким ученым-физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Он обнаружил появление ЭДС в цепи замкнутого типа, состоящей из проводника и сурьмы, при условии создания разности температур в местах, где эти материалы контактируют. Изображение устройства, при помощи которого был зафиксирован данный эффект, представлено ниже.

Термопара из опыта Зеебека

Обозначения:

  • 1 – медный проводник.
  • 2 – проводник из сурьмы.
  • 3 – стрелка компаса.
  • А и В – места контакта двух проводников.

При нагревании одного из контактов стрелка отклонялась, что свидетельствовало о наличии магнитного поля, вызванного ЭДС. При нагреве другого контакта, направление ЭДС менялось на противоположное. Соответственно, при разрыве цепи, можно зафиксировать разность потенциалов на ее концах.

Через 12 лет, после публикации Зеебеком результатов своих опытов, французским физиком Жаном Пельтье был обнаружен обратный эффект. Если через цепь термопары пропускать ток, то в местах контакта этих веществ возникает разность температур. Мы не будем приводить описание опыта Пельтье, а также данные по современным одноименным элементам, эту информацию можно найти на нашем сайте.

По сути, оба эти эффекта обратные стороны одного термоэлектрического явления, позволяющего напрямую получать электричество из тепловой энергии. Но, до открытия полупроводников, термоэлектрический эффект не находил практического применения, ввиду неприемлемо низкого КПД. Поднять его до 5% удалось только в середине пошлого века. К сожалению, даже у современных полупроводниковых элементов, этот показатель остается на уровне 8%-12%, что не позволяет рассматривать генераторы данного типа в качестве серьезных конкурентов ТЭС.

Современный элемент Пельтье с указанием размеров

Перспективы

В настоящее время продолжаются опыты по подбору оптимальных термопар, что позволит увеличить КПД. Проблема заключается в том, что под данные исследования затруднительно подвести теоретическую базу, поэтому приходится полагаться только на результаты экспериментов. Учитывая, что на эффект влияет процентное соотношение и состав сплавов материала для термопар, говорить о ближайших перспективах неблагодарное занятие.

Велика вероятность, что в ближайшее время для повышения добротности термоэлементов, разработчики перейдут на другой уровень изготовления сплава для термопар, с использованием нано-технологий, ям квантования и т.д.

Вполне возможно, что будет разработан совершенно иной принцип с использованием нетрадиционных материалов. В качестве примера можно привести эксперименты, проводимые в Калифорнийском университете, где для замены термопары использовалась искусственная синтезированная молекула, которая соединяла два золотых микро проводника.

Молекула вместо термопары

Первые опыты показали возможность реализации идеи, насколько она перспективна, покажет время.

Сфера применения и виды термоэлектрических генераторов

В виду низкого КПД для ТЭГ остается два варианта применения:

  1. В местах, где недоступны другие источники электроэнергии.
  2. В процессах, где имеется избыток тепла.

Приведем несколько примеров таких устройств.

Энергопечи

Данные, устройства, совмещающие в себе следующие функции:

  • Варочной поверхности.
  • Обогревателя.
  • Источника электроэнергии.

Это прекрасный образец, объединяющий все оба варианта применения.

Индигирка – три в одном

У представленной на рисунке энергопечи следующие параметры:

  • Вес – чуть больше 50 килограмм (без учета топлива).
  • Размеры: 65х43х54 см (с разобранным дымоходом).
  • Оптимальная загрузка оргтоплива – 30 литров. Допускается использование лиственной древесины, торфа, бурового (не каменного!) угля.
  • Средняя тепловая мощность устройства около 4,5 кВт.
  • Мощность электронагрузки от 45-50 Вт.
  • Стабилизированное постоянное напряжение на выходе – 12 В.

Как видите, эти параметры вполне приемлемы для условий, где нет электричества, отопления и газа. Что касается небольшой электрической мощности, то ее вполне достаточно для зарядки мобильных устройств или питания других гаджетов, через адаптер от автомобильного прикуривателя.

Радиоизотопные ТЭГ

В качестве источника тепла для ТЭГ может выступать тепловая энергия, выделяющаяся в процессе распада нестабильных элементов. Такие источники называют радиоизотопными. Основное их преимущество заключается в том, что не требуется постоянная загрузка топлива. Недостаток – необходимость установки защиты от ионизирующего излучения, невозможность перезаправки топлива и необходимость утилизации.

Срок эксплуатации таких источников напрямую зависит от периода полураспада вещества, используемого в качестве топлива. К последнему предъявляется следующий ряд требований:

  • Высокий коэффициент объемной активности, то есть небольшое количество вещества должно обеспечивать нужный уровень выделения энергии.
  • Поддержка необходимого уровня мощности в течение длительного времени. На этот параметр отвечает, как было отмечено выше, влияет период полураспада, например у стронция-90 он 29 лет, следовательно, источник через это время потеряет половину своей мощности.
  • Ионизирующее излучение должно быть удобным для утилизации, то есть в нем должны преобладать α-частицы.
  • Необходимый уровень безопасности. То есть ионизирующее излучение не должно нанести вред экологии (в случае эксплуатации на земле) и питающемуся от такого источника оборудованию.

Таким критериям отвечают изотопы кюрия-244, плутония-238 и упоминавшийся выше стронций-90.

Сфера применения РИТЕГ

Несмотря на серьезные требования к таким источникам, сфера их применения довольно разнообразна, они используются как в космосе, так и на земле. Ниже на фото, изображен РИТЕГ, работавший на космическом аппарате Кассини. В качестве топлива использовался изотоп плутония-238. Период полураспада этого элемента чуть больше 87 лет. Под конец 20-ти летней мисси источник вырабатывал 650 Вт электроэнергии.

Радиоизотопное «сердце» Кассини

Кассини была приведена в качестве примера, а на счет массовости можно констатировать, что, практически, все КА для электропитания оборудования используют РИТЕГ. К сожалению, характеристики радиоизотопных источников энергии космических аппаратов, как правило, не публикуются.

На земле ситуация приблизительно такая же. Технология РИТЕГ как бы известна, но ее детали относятся к закрытой информации. Достоверно известно, что такие установки применяются в качестве источника питания навигационного оборудования в местности, где по техническим причинам невозможно получать электроэнергию другим способом. То есть, речь идет о труднодоступных регионах.

К сожалению, такие источники не самая подходящая альтернатива ТЭС с экологической точки зрения.

РИТЕГ поднятый с 14-митровой глубины возле Сахалина

Как сделать термоэлектрический генератор своими руками?

В завершении расскажем, как сделать ТЕГ, которым можно пользоваться в турпоходе, на охоте или рыбалке. Естественно, мощность таких устройств будет уступать радиоизотопным генераторам энергии, но ввиду труднодоступности плутония, и его неприятным свойством наносить вред человеческому организму придется довольствоваться малым.

Нам понадобится термоэлектрический элемент, например, ТЕС1 12710. Желательно использовать несколько элементов, подключенных параллельно, для увеличения мощности. К сожалению, тут есть очень серьезный нюанс, потребуется подобрать элементы со сходными параметрами, что у китайской продукции практически не реально, а использовать брендовую дорого, проще купить готовый генератор. Если использовать один модуль Пельте, то его мощности едва хватит для зарядки телефона или другого гаджета. Нам также понадобится металлический корпус, например, отслужившего блока питания ПК и радиатор от процессора.

Основные моменты сборки:

Наносим на корпус термопасту в месте, где будет крепиться термоэлектрический элемент, прислоняем его и фиксируем радиатором. В результате у нас получается конструкция, как на нижнем рисунке.

Туристический ТЭГ

В качестве топлива лучше всего использовать «сухой спирт».

Теперь необходимо подключить к нашему источнику стабилизатор напряжения (схему можно найти на нашем сайте или в других тематических источниках).

Конструкция готова, можно приступать к проверке.

Список использованной литературы

  • Самойлович А.Г. «Термоэлектрические и термомагнитные методы превращения энергии» 2007
  • Поздняков Б. С, Коптелов Е.А. «Термоэлектрическая энергетика» 1974
  • Бернштейн А. С. «Термоэлектричество» 1957
  • Анатычук Л.И. «Термоэлементы и термоэлектрические устройства» 1979

Гидромеханические тепловые генераторы


  Гидромеханические тепловые генераторы

 Гидромеханический тепловой генератор (генератор тепла) представляет собой универсальный источник тепла, в основу устройства которого положен принцип преобразования механической кинетической энергии в тепловую энергию с использованием эффекта выделения тепла в процессе трения, возникающего в зоне соприкосновения поверхности твердого тела и жидкости.

а) тепловой генератор на 90 кВт тепловой                    б) тепловой генератор на 9,0 кВт тепловой      

                         мощности                                                                                      мощности  

 

Привлекательность гидромеханических тепловых генераторов состоит в том, что в процессе их работы не создается выбросов веществ в атмосферу и различных излучений, вредных для человека. Тепловой генератор может быть максимально приближен к потребителю, что приводит к значительному снижению потерь тепла. Гидромеханические тепловые генераторы могут служить примером экологически чистого, наиболее перспективного вида преобразователя энергии в тепло , необходимого в различных сферах жизнедеятельности человека.

Известны две основные схемы взаимодействия жидкости – теплоносителя и рабочего органа:
•  В первом варианте построения рабочий орган имеет форму трубы, внутри которой движется жидкость в двух направлениях – по касательному направлению к рабочей поверхности со скоростью Vk и поступательно вдоль поверхности рабочего органа со скоростью Vp (Vp<<Vk) таким образом, чтобы суммарное движение жидкости имело форму вихря. Такая конструкция получила название вихревого теплового генератора.
•  Во втором варианте вращается диск. При этом, для минимизации затрат на вращение объемной массы жидкости и повышения эффекта поверхностного трения тонкий слой жидкости зажимается между неподвижной стенкой и вращающимся с высокой скоростью рабочим диском. Для переноса тепла создается прокачка жидкости насосом, либо используются насосный эффект рабочего диска. Такая конструкция получила наименование гидромеханического теплового генератора.

По своему устройству гидромеханический тепловой генератор представляет собой конструкцию с емкостью цилиндрической формы, в которой вдоль продольной оси устанавливается один или более дисков специальной формы приводимых во вращение асинхронным электродвигателем. Диски и корпус теплового генератора являются непосредственно рабочими органами, обеспечивающими нагрев жидкости.

Тепловой генератор в комплекте с аппаратурой управления и сопряжения с тепловой сетью образует тепловую станцию.

Из тепловых станций в комплекте с сетевыми насосами и необходимой арматурой формируются тепловые пункты различной тепловой мощности.

Тепловые генераторы — современные устройства для обогрева помещений — Инфокам

В современном мире, когда различные передовые технологии все больше заполняют наше пространство, очень удобно пользоваться устройствами, заменяющими дорогостоящие источники энергии и выделяющими тепло, ничуть не меньше стационарных приспособлений.

Теплогенераторы — это одни из таких конструкций. Данные агрегаты, способные работать на разных видах топливных элементов, можно заказать в компании «Бизон», которая обеспечит каждого потребителя устройством высокого качества. Изделия могут весьма успешно использоваться на производственных и складских объектах, базах и в отдельно стоящих зданиях. Тепловой генератор, мощностью 35-75 киловатт, прекрасно работает в условиях различной эксплуатации.

Промышленный теплогенератор — для чего нужен и что собой представляет.

Прибор, который способен обеспечить теплом окружающее пространство помещения, состоит из камеры, представляющей основу твердотопливного генератора. В нее и происходит загрузка топлива (угля, дров и также их отходов).

При поджигании этого сырья и достижении высокой температуры, а также при ограниченном доступе кислорода, выделяется газ в процессе горения и обугливания топлива. Кислород постепенно догорает в камере сгорания. Специальный вентилятор, в результате прокачки воздуха, подает последний на прогрев помещения, в котором и находится аппарат. Подогретый теплогенератором на твердом топливе воздух способен распределяться равномерно по всей площади комнаты.

Теплогенератор на дровах — это самый востребованный из всех продаваемых агрегатов.

Изделие способно обеспечить:

  • высокую экономичность ресурсов топлива;
  • безопасность в экологическом плане;
  • высокую производительность и длительность обеспечения теплом;
  • простоту в использовании, а ввиду своей компактности занимает ограниченное пространство.

Невысокая цена теплогенератора обеспечивает его доступность каждому покупателю. Выпускается такое оборудование и для работы на других источниках. Это дизель и газ. Такие теплогенераторы бизон способны обогревать большие площади, а также пригодны для использования в мастерских по ремонту автомобилей, использующих отработанные масла и смазочные материалы.

Компания «Бизон» предлагает купить теплогенераторы самых разных модификаций и гарантирует высокое качество исполнительность и производительность агрегатов.



Тепловой аэрозольный генератор 5D | Центр Валидации

Применение
  • Независимая сертификация фильтров;

  • Объекты ядерных исследований;

  • Фармацевтическое производство;

  • Медицинские учреждения и чистые помещения.

Характеристики и преимущества
  • Высокая концентрация генерируемого аэрозоля;

  • Применим для диапазонов расхода воздуха от 849 до 118 900 м3/час;

  • Время разогрева менее 3 минут;

  • Совместим с различными реагентами;

  • Портативный и прочный, идеально подходит для тестирования фильтров на месте их установки.

Эффективность

Значительная экономия времени при тестировании больших систем вентиляции чистых помещений с множеством установленных НЕРА фильтров. Генератор 5D способен создать необходимую концентрацию аэрозоля в каждой точке тестирования, при подаче аэрозоля в всего лишь в одной точке, возле основного блока СВиК. Это позволяет значительно сократить время необходимое для проведения тестирования целостности фильтров в системах с большим объемным расходом воздуха и большим количеством установленных HEPA и ULPA фильтров.

Портативное решение

Корпус генератора аэрозольных частиц 5D выполнен из нержавеющей стали, который разработан специально для того, чтобы выдерживать строгие требования отраслевых стандартов по чистым помещениям. Наличие удобных ручек и ремней для переноски делают его одним из самых удобных портативных генераторов аэрозольных частиц.

Гибкость

Обладая самым широким диапазоном концентрации генерируемого аэрозоля, 5D подходит как для тестирования систем с высокими, так и низкими расходами воздуха, от ламинарных боксов, до больших систем вентиляции. Генератор 5D совместим с различными реагентами для генерирования аэрозольных частиц, среди которых DOP (DEHP), PAO-4, DOS (DEHS), Ondina или минеральное масло.

Основные характеристики
Тип генератора

Thermal condensation

Размеры

43 cm x 12 cm x 36 cm

Вес

8 kg

Объёмный расход воздуха (тестируемой системы)

849 – 118 900 m3/h

Максимальная генерируемая концентрация

100 mg/m3 with air consumption in the system under test 11,890 m3/h; 10 mg/m3 with air consumption in the system under test 118 900 m3/h

Максимальный расход реагента

19.8 g/min

Продолжительность работы

41 minutes (with maximum reagent consumption)

Распределение частиц

Complies with ANSI/ASME N509/510

Соответствие стандартам

ISO14644-3, CE RoHS 2 (2011/65/EU directive)

стабилизаторы напряжения, генераторы, электростанции, тепловые пушки, виброплиты и резчики швов

 

Технический центр «Машины и Механизмы» занимается комплексными поставками широкого спектра промышленного, строительного и электротехнического оборудования для бытовых нужд и предприятий, от небольших строительно-эксплуатационных компаний до крупных предприятий федерального уровня. Также на сайте Вы можете ознакомиться с нашими статьями.

Наряду с вышеперечисленным оборудованием, наша компания предлагает широкий выбор бытовой и садово-парковой техники, товаров для отдыха. Полностью увидеть все товарные группы и направления с подробным описанием Вы можете в нашем каталоге продукции.

Бензогенераторы, дизельгенераторы и другое энергооборудование.

Приоритетное направление нашего технического центра — продажа дизельных и бензиновых генераторов (электростанций), их сервисное обслуживание и ремонт, а также  услуги по монтажу и пуско-наладке.

В ассортименте широко представлены: дизельные, бензиновые и газовые электростанции,  дизель-генераторы, передвижные электростанции, стабилизаторы напряжения, шкафы управления электроагрегатами от мировых и российских производителей.

Продажа генераторов и электростанций в городе Санкт-Петербурге производится нами в обширной номенклатурной матрице, в ассортименте всегда представлены дизельные электрогенераторы и бензиновые электростанции востребованных моделей, а также другое оборудование. Мы являемся официальными представителями Pramac и Questa в Северо-Западном регионе и можем предложить купить генераторы как в розницу так и оптом.

Всегда в наличии большой выбор генераторов:
Портативные бензогенераторы
Стационарные дизельгенераторы (электростанции)
Генераторы с функцией сварки

Стабилизаторы напряжения: однофазные и трехфазные.

На практике, основная причина выхода из строя бытовой техники – это проблема с перепадами подачи напряжения. Она решаема, для этого достаточно купить стабилизатор напряжения.

Мы являемся официальным дилером таких производителей стабилизаторов напряжения как Ресанта, Прогресс и Ortea. Это позволяет не только держать в наличии широкий ассортимент стабилизаторов, но и полноценно осуществлять сервисное обслуживание.

Нужно купить стабилизатор напряжения? На нашем складе всегда большой выбор:
Однофазных стабилизаторов напряжения
Трехфазных стабилизаторов напряжения

Тепловые пушки и тепловые завесы.

Тепловая пушка – это один из самых действенных и оптимальных способов обогрева помещения.

В зависимости от рода выполняемых задач тепловые пушки могут быть как мобильными теплонагревателями, так и массивными стационарными устройствами. Однако каждая из представленных у нас тепловых пушек будет эффективно справляться со своей задачей и быстро обогреет коттедж,  дачный домик или теплицу.

У нас всегда можно купить тепловую пушку:
Газовые тепловые пушки
Дизельные тепловые пушки
Керосиновые обогреватели
Промышленные электрические обогреватели
Электрические тепловентиляторы
Теплогенераторы

Виброплиты

Виброплиты используют для уплотнения различных видов дорожных покрытий, например гравия, песка или асфальтобетона, при проведении строительных, дорожных, ремонтных и прочих работ. Однако главным образом виброплита применяется для уплотнения покрытий в труднодоступных для тяжелой строительной техники местах.

У нас в продаже финские виброплиты Questa которые хорошо зарекомендовали себя на российском рынке своей низкой ценой и высокой надежностью.

Тепловая завеса безнагревная |Тепломаш КЭВ-П7020А в Москве

бесплатная доставка

1кВт / универсальный / 22500куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

1кВт / универсальный / 22500куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

1кВт / универсальный / 16700куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

1кВт / универсальный / 15300куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

1кВт / универсальный / 15300куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

1кВт / универсальный / 13000куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

1кВт / горизонтальный / 5200куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

1кВт / универсальный / 5300куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

1.8кВт / универсальный / 9000куб.м/час

Добавить к сравнению

бесплатная доставка

0.1кВт / универсальный / 6400куб.м/час

Добавить к сравнению

производитель электростанций, генераторов, мотопомп, тепловых пушек, компрессоров, дорожной техники /официальный сайт Росэнергогрупп/

FIRMAN — производитель электростанций, генераторов, мотопомп, тепловых пушек, компрессоров, дорожной техники /официальный сайт Росэнергогрупп/

Любая уважающая себя компания, готовая нести ответственность перед покупателем, в обязательном порядке ведёт как контроль качества поставляемых на конвейер узлов и комплектующих, так и контроль сборки изделий. Компания SUMEC очень серьёзно относится к этому этапу производства и проводит тесты на долговечность для каждой партии производимого оборудования. Более того, из каждой промышленной партии оставляются случайно выбранные 2 изделия в качестве эталонных. По ним, в случае нареканий потребителей, можно судить о сбоях в техпроцессе, если таковые случились.

Подробнее

Корпорация SUMEC

Корпорация SUMEC Group Corporation создана в 1978 году и является одной из ключевых государственных компаний Китая. SUMEC входит в состав китайской национальной машиностроительной корпорации SINOMACH. В 2014 году корпорация вошла в топ-500 предприятий мировой промышленности.

Подробнее

Бензиновые генераторы INDUSTRIAL LINE

Электростанции FIRMAN серии INDUSTRIAL LINE собраны на базе оригинальных японских двигателей Mitsubishi и Subaru и рассчитаны на профессиональную ежедневную работу в сложных условиях.
подробнее

Бензиновые генераторы серии FPG

Отличие бензогенераторов серии FPG от серии SPG, — наличие дополнительной защиты топливного бака и усиленная рама из квадрата (трубы квадратного сечения), что важно при нестационарной эксплуатации электростанций (работа в мобильных/передвижных бригадах). Также улучшена передняя панель,- современный дизайн и функциональность + дополнительная розетка на 220В.
подробнее

Бензогенераторы серии SPG

В серию SPG вошли бензогенераторы для обеспечения энергией электроинструментов и оборудования в «полевых условиях». Способны работать при номинальной нагрузке до 10 часов. Все модели оборудованы вольтметрами, датчиками уровня масла (кроме SPG1500) и функциональными панелями.
подробнее

Бензогенераторы эконом класса NAVIGATOR

Бензиновые генераторы под брендом NAVIGATOR были специально разработаны на заводах корпорации SUMEC MACHINERY ELECTRIC CO.,LTD в связи с потребностями российских покупателей, приобретающих бензогенераторы для частных домов и дач, но требующего высокого качества сборки за разумную цену.
подробнее


Дизельные генераторы серии SDG до 10 кВт

Дизельные генераторы FIRMAN серии SDG до 10 кВт предназначены для резервного электроснабжения строительных площадок, обеспечивая питание разнообразного промышленного электроинструмента. Применение дизельных электростанций дает экономический эффект при регулярном использовании.
подробнее

Промышленные дизельные генераторы FIRMAN

Промышленные генераторы FIRMAN предназначены для аварийного и постоянного энергоснабжения промышленных, сельскохозяйственных, гражданских объектов при отсутствии подключения к электросетям. Разнообразие применения промышленных электростанций как основного источника питания электросетей определяется в первую очередь мощностью дизель генераторов и высоким моторесурсом.
подробнее


Сварочные генераторы FIRMAN

Сварочные генераторы FIRMAN оборудованы системой точной регулировки силы тока, что обеспечивает высокое качество сварки. Стабильное напряжение, вырабатываемое генератором, напрямую влияет на качество сварного шва. Выбор тока для сварки зависит от толщины обрабатываемого металла.
подробнее


Дизельные тепловые пушки FIRMAN

Дизельные тепловые пушки FIRMAN прямого нагрева используются на строительных площадках, в промышленных помещениях, при работе в суровых климатических условиях. Камера сгорания тепловых пушек FIRMAN выполнена из высокопрочной жаростойкой стали.
подробнее


Воздушные компрессоры FIRMAN

Воздушные компрессоры FIRMAN используются для подачи воздуха под давлением и имеют широкий спектр сфер применения. Воздушно поршневые компрессоры FIRMAN могут быть использованы в шиномонтажных мастерских, где необходим сжатый воздух под высоким давлением.
подробнее


Бензиновые и дизельные мотопомпы FIRMAN

Под брендом FIRMAN производятся бензиновые и дизельные мотопомпы широкого спектра применения. Мотопомпы могут быть использованы на строительных площадках и в частных домах. В мотопомпах FIRMAN используются насосы центробежного типа, что позволяет использовать мотопомпы для перекачки грязной и чистой воды.
подробнее

Росэнергогрупп8 (800) 333-25-328 (495) [email protected]

МКАД 43км, Логистический центр «Славянский Мир»Москва

Теплогенератор — обзор

1 ВИДЫ ХРАНЕНИЯ У ПРОИЗВОДИТЕЛЯ

Средства хранения у производителя можно разделить на две категории: при производстве электроэнергии с помощью тепловой энергии, в частности ядерного происхождения, можно хранить тепловой энергии , чтобы обеспечить постоянную мощность теплогенератора при подаче электроэнергии по модулированной схеме. Ни одна из статей не посвящена этому типу хранения.

Все остальные типы накопителей эквивалентны, поскольку их цель — хранить электроэнергии в том виде, в котором она генерируется и используется в энергосистеме.

Накопление электрической энергии всегда осуществляется посредством накопления механической энергии или другой формы энергии, которая может быть преобразована с высокой эффективностью в электрическую энергию, используемую в энергосистеме, и наоборот.

Самый традиционный способ хранения энергии в механической форме осуществляется в так называемых гидроаккумулирующих установках. Это накопитель потенциальной механической энергии , основная идея которого взята из одного из самых традиционных видов преобразования энергии для производства электроэнергии: преобразования гидроэлектроэнергии.

Все статьи этой группы касаются этой формы хранения, широко распространенной во всем мире, со ссылкой на существующие или планируемые предприятия.

Среди способов хранения механической энергии, ее хранение в виде кинетической энергии было учтено в последние несколько лет для хранения электроэнергии у производителя, даже если до сих пор нет проектов в промышленном масштабе. Развитие этих средств хранения зависит от развития легких материалов с очень высокой механической прочностью для изготовления маховиков.Только в документах R.21 и R.25 упоминается это средство хранения, хотя они не обсуждают подробно его потенциальное использование в будущем.

Опять же, в области механической энергии, важные приложения находятся в стадии разработки для хранения упругой энергии с помощью сжатого воздуха. Настоящие приложения, однако, не предусматривают независимых систем хранения, а только системы, совмещенные с выработкой электроэнергии с помощью газовых турбин, сжатый воздух, подаваемый в камеру сгорания, отбирается из резервуаров, где он хранился в часы низкой нагрузки. .

Целая статья настоящего симпозиума, R.7, принадлежащая другой группе, посвящена описанию практической реализации этого гибридного средства. Принимая во внимание относительно низкую стоимость установки, система кажется очень удобной, когда существуют особенно благоприятные условия для строительства резервуара. Очевидно, что, поскольку хранилище связано с генерирующими средствами, основанными на ценном ископаемом топливе, оно связано с предназначением этого топлива.

Если мы теперь перейдем к хранению энергии в форме электричества, мы начнем с упоминания более чем традиционной системы электрохимического накопления . Так называемые «вторичные батареи» зародились на ранней стадии развития электричества и основаны на почти столетнем опыте. Те, кто не верит в возможность использования аккумуляторов в качестве средства хранения у производителя, основывают свою идею только на том факте, что после столетнего опыта и использования современный промышленный продукт все еще далек от конкурентоспособности традиционных гидроаккумулирующих установок. , и что через несколько лет будет очень трудно вернуть утраченную местность.Другие люди, напротив, уверены, что смогут построить конкурентоспособные системы за несколько лет, потому что важность цели позволяет провести большие исследования.

Paper R.25 рассматривает такие системы и дает представление о необходимых характеристиках таких средств хранения и о стоимости, которая может сделать их конкурентоспособными; также в документе R.21 эти системы упоминаются, но нет уверенности в возможности их практического использования.

Та же статья Р.21 показывает, напротив, большую уверенность в хранении электрической энергии в форме электромагнитной энергии с огромными сверхпроводящими индукторами, заложенными под землей в горных породах. Эта система, строго привязанная к недавнему развитию сверхпроводниковой технологии, на современном этапе кажется намного дальше от конкурентоспособности, чем системы на основе батарей.

Первую часть обсуждения можно было бы посвятить ознакомлению с идеями экспертов об этих различных средствах хранения, а также руководящим принципам в разных странах в отношении будущего развития таких средств и исследований, проводимых в этом направлении.

Термоэлектрический генератор энергии | Британника

Термоэлектрический генератор энергии , любой из класса твердотельных устройств, которые либо преобразуют тепло непосредственно в электричество, либо преобразуют электрическую энергию в тепловую энергию для нагрева или охлаждения. Такие устройства основаны на термоэлектрических эффектах, включающих взаимодействие между потоками тепла и электричества через твердые тела.

Все термоэлектрические генераторы имеют одинаковую базовую конфигурацию, как показано на рисунке.Источник тепла обеспечивает высокую температуру, и тепло течет через термоэлектрический преобразователь к радиатору, температура которого поддерживается ниже температуры источника. Разница температур на преобразователе создает постоянный ток (DC) к нагрузке ( R L ), имеющей напряжение на клеммах ( В ) и ток на клеммах ( I ). Промежуточного процесса преобразования энергии нет. По этой причине производство термоэлектрической энергии классифицируется как прямое преобразование энергии.Количество произведенной электроэнергии определяется по формуле I 2 R L или V I .

Уникальным аспектом термоэлектрического преобразования энергии является то, что направление потока энергии является обратимым. Так, например, если нагрузочный резистор удален и заменен источник питания постоянного тока, термоэлектрическое устройство, показанное на рисунке, можно использовать для отвода тепла от элемента «источника тепла» и снижения его температуры. В этой конфигурации запускается обратный процесс преобразования энергии термоэлектрических устройств, в котором электроэнергия используется для перекачки тепла и производства холода.

Эта обратимость отличает термоэлектрические преобразователи энергии от многих других систем преобразования, таких как термоэлектронные преобразователи энергии. Входная электрическая мощность может быть напрямую преобразована в перекачиваемую тепловую мощность для обогрева или охлаждения, или входная тепловая мощность может быть преобразована непосредственно в электрическую энергию для освещения, эксплуатации электрического оборудования и других работ. Любое термоэлектрическое устройство может применяться в любом режиме работы, хотя конструкция конкретного устройства обычно оптимизируется для его конкретного назначения.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Систематические исследования термоэлектричества начались примерно между 1885 и 1910 годами. К 1910 году немецкий ученый Эдмунд Альтенкирх успешно рассчитал потенциальную эффективность термоэлектрических генераторов и очертил параметры материалов, необходимых для создания практических устройств. К сожалению, металлические проводники были единственными доступными материалами в то время, что делало невозможным создание термоэлектрических генераторов с КПД более 0.5 процентов. К 1940 году был разработан полупроводниковый генератор с коэффициентом преобразования 4%. После 1950 года, несмотря на активизацию исследований и разработок, повышение эффективности выработки термоэлектрической энергии было относительно небольшим: к концу 1980-х годов КПД не превышал 10 процентов. Потребуются более качественные термоэлектрические материалы, чтобы выйти за рамки этого уровня производительности. Тем не менее, некоторые маломощные разновидности термоэлектрических генераторов зарекомендовали себя как имеющие большое практическое значение.Источники питания, работающие на радиоактивных изотопах, являются наиболее универсальными, надежными и обычно используемыми источниками энергии для изолированных или удаленных объектов, например для записи и передачи данных из космоса.

Основные типы термоэлектрических генераторов

Термоэлектрические генераторы энергии различаются по геометрии в зависимости от типа источника тепла и радиатора, требований к мощности и предполагаемого использования. Во время Второй мировой войны некоторые термоэлектрические генераторы использовались для питания портативных передатчиков связи.В период с 1955 по 1965 год в полупроводниковых материалах и электрических контактах были внесены существенные усовершенствования, которые расширили практический диапазон применения. На практике для многих устройств требуется стабилизатор мощности для преобразования выходного сигнала генератора в пригодное для использования напряжение.

Генераторы были построены для использования природного газа, пропана, бутана, керосина, реактивного топлива и древесины, и это лишь некоторые из источников тепла. Коммерческие блоки обычно имеют диапазон выходной мощности от 10 до 100 Вт. Они предназначены для использования в удаленных районах в таких приложениях, как навигационные средства, системы сбора данных и связи, а также катодная защита, которая предотвращает коррозию металлических трубопроводов и морских сооружений электролизом.

Солнечные термоэлектрические генераторы с некоторым успехом использовались для питания небольших ирригационных насосов в отдаленных и слаборазвитых регионах мира. Описана экспериментальная система, в которой теплая поверхностная вода океана используется в качестве источника тепла, а более холодная вода глубинного океана — в качестве поглотителя тепла. Солнечные термоэлектрические генераторы были разработаны для снабжения электроэнергией орбитальных космических аппаратов, хотя они не смогли конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые имеют более высокий КПД и меньший удельный вес.Однако были рассмотрены системы с тепловым насосом и генерацией энергии для теплового контроля орбитальных космических аппаратов. Используя солнечное тепло со стороны космического корабля, ориентированной на Солнце, термоэлектрические устройства могут генерировать электроэнергию для использования другими термоэлектрическими устройствами в темных областях космического корабля и для отвода тепла от корабля.

Генераторы на атомном топливе

Продукты распада радиоактивных изотопов могут быть использованы в качестве источника высокотемпературного тепла для термоэлектрических генераторов.Поскольку материалы термоэлектрических устройств относительно невосприимчивы к ядерному излучению и поскольку источник может работать в течение длительного периода времени, такие генераторы представляют собой полезный источник энергии для многих необслуживаемых и удаленных приложений. Например, радиоизотопные термоэлектрические генераторы обеспечивают электроэнергией изолированные станции мониторинга погоды, для сбора глубоководных данных в океане, для различных систем предупреждения и связи, а также для космических аппаратов. Кроме того, еще в 1970 году был разработан маломощный радиоизотопный термоэлектрический генератор, который использовался для питания кардиостимуляторов.Диапазон мощности радиоизотопных термоэлектрических генераторов обычно составляет от 10 -6 до 100 Вт.

Power + Generator от ElectraTherm | Отработанное тепло в энергетическом оборудовании

Компания

Gulf Coast Green Energy (GCGE) является дистрибьютором революционной небольшой установки компании ElectraTherm, использующей отработанное тепло для выработки энергии, известной как Power + Generator TM . GCGE является дистрибьютором этой революционной технологии использования возобновляемых источников энергии в штатах на побережье Мексиканского залива от Техаса до Флориды.GCGE удостоилась чести быть первой компанией, установившей Power + Generator TM , который оказался первым коммерчески жизнеспособным маломасштабным генератором отходящего тепла, который, как мы знаем, поставляет мощность менее 1 МВт. Линия отработанного тепла Power + Generator TM для генераторов электроэнергии может обеспечивать мощность 65–150 кВтэ. И это сделано в Америке!

Каждый блок Power + Generator TM сочетает в себе традиционные компоненты с запатентованными передовыми технологиями для производства электроэнергии из отходящего тепла.Power + Generator TM использует органический цикл Ренкина (ORC) с обратной связью для создания давления путем кипячения химических рабочих жидкостей, одобренных EPA и Киото, в газ. Газ расширяется в односторонней системе и вращает запатентованный двухвинтовой расширитель, который приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.

Отработанное тепло для производства электроэнергии… Как это работает

Малые отходы тепла для генераторов энергии

Исторически сложилось так, что ORC, включающие турбодетандеры, не были коммерчески жизнеспособными при мощности менее 1 МВт.Заменяя турбодетандеры на запатентованный, надежный и недорогой двухвинтовой расширитель Power + Generator TM , пользователи получают выгоду от быстрого возврата. Наши системы обеспечивают автоматическую работу и незначительное техническое обслуживание.

Power + Generator TM Тепло-генератор Подробные сведения о генераторе:
  • Система выработки тепла на основе отходов органического цикла Ренкина (ORC).
  • Вырабатывает 65–150 кВт электроэнергии без выбросов
  • Улавливает отходы энергии от небольших распределенных источников сбросного тепла горячей воды:
    • вода и выхлопные газы стационарной рубашки двигателя, котлы, работающие на биомассе, гелиотермические и попутно производимые (или геотермальные) жидкости
  • Заводская сборка и испытания
  • Смонтированный на салазках — доступен как единое целое или несколько в зависимости от доступного тепла.
  • Лучше всего работает при расходе горячей воды 120–350 галлонов в минуту при 120–300 ° F (88–148 ° C).
  • Варианты конденсации: радиатор с жидкостным контуром, конденсаторы с прямым воздушным охлаждением, градирня или потоки поверхностной воды от 120 до 300 галлонов в минуту с идеальной температурой от 40 до 100 ° F
  • Текущий верхний предел для ввода в машину составляет 300 ° F. Вторичный контур для более высоких температур
  • Автономный, без топлива, 100% экологически чистый и производящий нулевые выбросы CO2. Разрешения EPA не требуется.
  • Минимальные сметные затраты, приблизительно 0,03 доллара США / произведенный кВтч
Power + Generator TM Преимущества:
  • Самые низкие потребности в тепле в отрасли
  • Гибкие и масштабируемые опции
  • Самые низкие требования к эксплуатации и техническому обслуживанию в отрасли
  • Решения без топлива, без выбросов
  • Процессы, не связанные с горением
  • Модульные или мобильные альтернативы

Power + Generator TM зарекомендовал себя.Он используется более четырнадцати лет в рабочих промышленных условиях, обеспечивая реальную экономию средств для наших клиентов. Технология генераторов отходящего тепла от ElectraTherm, Inc. стала коммерчески доступной в январе 2007 года. Компания Gulf Coast Green Energy была первой, кто применил дальновидную технологию, предложенную ElectraTherm, став своим первым дистрибьютором. Power + Generator TM полагается на стандартные детали, насосы и трубопроводов вместе с проверенным запатентованным оборудованием, средствами управления и конструкцией системы.Компоненты Power + Generator TM доказали свою ценность в промышленных приложениях с высокими нагрузками на протяжении десятилетий. Эта система является модульной и может быть соединена с несколькими генераторами Power + Generators TM , а также с другими экологически чистыми энергетическими технологиями, такими как наши солнечные тепловые продукты Sopogy и наше крупномасштабное оборудование h3P производства Turbine Air Systems.

Экономическая выгода от бестопливной электроэнергии без выбросов

В качестве дистрибьютора, установщика и поставщика услуг для Power + Generator TM , Gulf Coast Green Energy, вы можете получить доступную, эффективную, чистую и экологичную электроэнергию на месте.Звучит слишком хорошо, чтобы быть правдой? Посетите страницу «Избранные проекты» нашего веб-сайта, чтобы узнать, как наши клиенты экономят энергию и производят электроэнергию с нулевым выбросом вредных веществ. Каждый из наших клиентов напрямую и резко снижает затраты на ведение бизнеса, создавая более высокую прибыль и более счастливых акционеров.

Компании, использующие энергию для производства отработанного тепла, являются главными кандидатами на внедрение новаторских энергетических технологий ElectraTherm, а также на экспертное внедрение и обслуживание Gulf Coast Green Energy.

Наша технология интегрируется со многими источниками тепла
  • Поршневые двигатели
  • Биомасса
  • Котлы
  • Гелиотермический
  • Промышленные процессы (газы, жидкости, отработанный пар, термические окислители)
  • Геотермальная энергия / Добыча нефти и газа
  • Переработка природного газа в средней части потока

Как это работает

Представьте себе чайник на плите. Когда дно чайника нагревается, вода в нем закипает и выделяет пар под давлением через крышку, создавая свист.Если удерживать детскую вертушку в потоке испускаемого водяного пара, давление пара заставляет ее вращать.

При достаточном давлении вращающийся пропеллер зажжет небольшую лампочку, если он подсоединен к генератору.

Концепция WHG от ElectraTherm такая же. Улавливаем источник тепла, который закипает рабочую жидкость и выделяет газ. Газ расширяется в односторонней закрытой системе трубопроводов, и его давление вращает детандер, который приводит в действие генератор и вырабатывает электричество.

Рабочий процесс

Компания ElectraTherm применила проверенный органический цикл Ренкина в своем решении для генератора отработанного тепла (WHG). На приведенном ниже рисунке показан рабочий процесс ElectraTherm WHG, в котором используется негорючий, экологически чистый хладагент, выбранный для обеспечения высокой производительности при низких температурах.

Избыточное тепло, захваченное испарителем, используется для «кипячения» рабочей жидкости в пар. Оказавшись под давлением, пар проходит через винтовой расширитель, вращая его, чтобы вращать электрический генератор.Пар охлаждается и снова конденсируется в конденсаторе в жидкость. Затем рабочая жидкость, жидкий хладагент, нагнетается до более высокого давления и возвращается в испаритель, чтобы повторить процесс.

Следующие шаги

Свяжитесь с нами, чтобы узнать, подходит ли Power + Generator TM для вашего проекта. По телефону мы можем определить, соответствует ли ваш источник отходящего тепла рабочим характеристикам Power + Generator TM .Следующим шагом будет проведение он-лайн оценки. Наши инженеры работают с вами и командой инженеров ElectraTherm, чтобы обеспечить максимальную отдачу от вашей установки и максимальную отдачу для вашей компании.

Материалы для загрузки

Как работают термоэлектрики? — Силовой практический

А теперь вернемся к термоэлектрике!

Строго говоря, термоэлектрические генераторы принимают разность температур и превращают ее в электрическую энергию.Удивительно, но эти материалы можно использовать и в обратном направлении! Если вы включите термоэлектрический генератор, вы создадите разницу температур. Маленькие мини-холодильники, рассчитанные всего на несколько напитков, используют термоэлектрические генераторы для эффективного охлаждения нескольких напитков.


Чтобы понять, как термоэлектрики генерируют электричество из-за разницы температур, мы должны немного узнать о том, как движутся электроны в металле. Металлы являются хорошими проводниками, потому что электроны могут свободно перемещаться внутри них, как жидкость в трубе.Представьте, что у вас есть труба, полная воды, и вы поднимаете один конец, что происходит? Вода будет стекать по трубе от верхнего конца к нижнему. Это потому, что, когда вы поднимаете трубу, вы увеличиваете потенциальную энергию, и вода хочет течь вниз. В термоэлектрическом материале то же самое происходит с жидкообразными электронами, когда вы его нагреваете.

Нагрев одного конца термоэлектрического материала заставляет электроны перемещаться от горячего конца к холодному. Когда электроны переходят с горячей стороны на холодную, это вызывает электрический ток, который PowerPot использует для зарядки USB-устройств.Чем больше разница температур, тем больше вырабатывается электрического тока и, следовательно, больше энергии.

Сложность термоэлектрических генераторов заключается в том, что при нагревании горячей стороны нагревается и холодная сторона генератора. Для выработки энергии с помощью термоэлектрического генератора вам понадобится как источник тепла, так и способ рассеивания тепла, чтобы поддерживать разницу температур между термоэлектрическими материалами. Это делается без движущихся частей путем нагрева воды в PowerPot.Вода удерживает в несколько раз больше тепла, чем алюминий на фунт, поэтому из нее получается прекрасный радиатор. Кроме того, вода никогда не нагревается выше 212 F (100 C) при кипении, что эффективно ограничивает максимальную температуру «холодной» стороны термоэлектрического генератора. Поэтому в PowerPot всегда должно быть что-то водянистое, иначе термоэлектрический генератор может перегреться.

Управление теплом в термоэлектрических генераторах

Рассмотрим один термоэлектрический модуль n-p, схематически показанный на рис.1. Мы предполагаем постоянные свойства материалов в каждой ветви. — коэффициент Зеебека, удельное электрическое сопротивление и теплопроводность ветвей n / p соответственно. Ветви n-p соединены электрически последовательно, а термически — параллельно. Следовательно, электрическое сопротивление R и теплопроводность K одной пары np без учета металлических соединений и межфазных сопротивлений можно записать как: и (это общая теплопроводность, в которую вносят вклад электроны и фононы ).Коэффициент Зеебека пары n-p равен, и, наконец, добротность определяется как

Рисунок 1

Схематическая диаграмма, представляющая термоэлектрический модуль с одной парой n-p.

Модуль находится в хорошем контакте с источником тепла (без межфазного сопротивления). С другого конца он охлаждается жидким флюсом. Показан энергетический баланс по плите р-ноги, а потери тепла через боковые стенки учтены с использованием конвективной теплопередачи.

В своей новаторской работе Альтенкирх 13 / Иоффе 1 разработал аналитическую модель с постоянными свойствами материалов для определения эффективности термоэлектрических генераторов энергии.Позднее модель была переформулирована Голдсмидом 14 , в которой он предположил одномерный перенос в термоэлектрических ветвях, пренебрегая конвективными потерями тепла по периметру (идеальная изоляция), а также пренебрегая контактами. Он применил граничные условия постоянной температуры (на горячей стороне и на холодном теплоотводе) и доказал, что максимально достижимый КПД (для оптимальной внешней нагрузки) можно записать в терминах добротности np (Z) и разности температур () как:

Это ясно из уравнения.1 видно, что большие значения Z и большая разница температур приводят к более высокой эффективности. Следовательно, естественной тенденцией является (1) изоляция термоэлектрических ветвей для минимизации потерь тепла и работа модуля как можно ближе к идеальным условиям (идеальная изоляция) и (2) создание большого температурного градиента путем подключения одного конца к источнику тепла. с большими тепловыми потоками и высокими температурами и охлаждением другого конца потоками холодного воздуха / воды. Несомненно, такой подход верен, если предположить, что температура горячих / холодных концов (термоэлектрических ветвей) точно такая же, как у горячего источника тепла / холодного радиатора.На практике это не так. Всегда наблюдается перепад температуры на границах раздела источник тепла / горячий конец TE и теплоотвод / холодный конец TE. Это падение температуры происходит за пределами термоэлектрического плеча и не приводит к выработке электроэнергии TE. Если холодный конец охлаждается потоком текучей среды при температуре, температура на холодном конце термоэлектрического плеча не равна температуре текучей среды и превышает ее. Правильным граничным условием в этом случае является согласование теплового потока на холодной стороне; конвективному потоку теплопередачи от термоэлектрической ветви к жидкости ().Только когда коэффициент теплопередачи жидкости стремится к бесконечности (), и граничные условия постоянной температуры могут использоваться. Во многих случаях охлаждение холодной стороны слишком дорого, и термоэлектрические модули просто присоединяют к источнику тепла, а холодный конец охлаждают за счет естественной конвекции, для которой составляет всего около 1 Вт / м 2 К. принудительная конвекция воздуха (с использованием вентилятора) может увеличиваться примерно до 100 Вт / м 2 K. Водяное охлаждение дороже, но оно может увеличить коэффициент теплопередачи до довольно больших значений (10–1000 Вт / м 2 K) и до еще больших значений при использовании принудительного водяного охлаждения.

В случаях, когда выполняется плохое охлаждение, естественным следствием передачи большого теплового потока на термоэлектрические модули является перегрев модуля и, как следствие, установление гораздо меньших температурных перепадов (), что, следовательно, снижает общую эффективность. В таких случаях можно было бы увеличить разницу температур, просто открыв каналы для теплопотерь на боковых стенках. То есть удалить изоляционные слои и позволить большей площади поверхности контактировать с источником охлаждения для создания большей разницы температур вдоль ветви.Главный вопрос — каковы наилучшие условия эксплуатации, при которых КПД достаточно велик при более дешевых вариантах охлаждения.

Чтобы ответить на этот вопрос, мы разработали более реалистичную модель, учитывающую конвективные потери тепла по периметру и более реалистичные конвективные граничные условия на холодной стороне. Только если коэффициент теплопередачи стремится к бесконечности, граничное условие на холодной стороне равно. Геометрия и подробный вывод уравнения теплопроводности показаны на рис.1.

Здесь для упрощения мы пишем уравнение только для ветви p и, следовательно, опускаем субиндекс p для материалов / геометрических свойств. Результаты можно просто расширить, включив оба типа, путем определения общего теплового / электрического сопротивления ветвей n-p. Результатом написания уравнения теплового баланса, как показано на рис. 1 и как обсуждалось в нашей предыдущей публикации 15 , является уравнение теплопроводности для электронов и фононов вместе взятых.

, а тепловой поток определяется как:

— периметр ветви, A — поперечное сечение ветви, — температура окружающей среды, — общая теплопроводность, обусловленная электронами и фононами, и — поток электрического тока.Обратите внимание, что в формуле. 2 мы пренебрегаем эффектом Томсона, чтобы упростить решения. Другими словами, мы предполагаем, что коэффициент Зеебека не меняется с температурой (). Чтобы включить зависящий от температуры коэффициент Зеебека, следует добавить член Томсона в левую часть уравнения. 2 как -. Полные решения с включением членов Томсона слишком длинны, и из таких сложных уравнений трудно извлечь информацию 12,16 .

Для дальнейшего упрощения решений мы определяем набор безразмерных параметров, а также меняем эталон для измерения температуры:

, где I — ток (в единицах ампер), — безразмерный ток.аналогично числу Био, которое определяется на холодном конце как длина термоэлектрической ветви и теплопроводность ТЕ-модуля. является показателем эффективности охлаждения на холодной стороне. Большие значения соответствуют большим значениям и, следовательно, лучшему охлаждению на холодном конце. можно рассматривать как демпфирующий член, падение температуры вдоль ветвей TE пропорционально. — еще один безразмерный параметр, известный как параметр плавника. В этом анализе он отражает потери тепла через боковые стенки и увеличивается по мере увеличения (коэффициента теплопередачи через боковые стенки).Основное приближение в нашей модели состоит в том, что температура постоянна в плоскости y-z. Обратите внимание, что это предположение очень часто используется при моделировании ребер и справедливо для параметров ребер меньше 3 17,18 .

Решение уравнения. 2, для фиксированного температурного граничного условия () на горячей стороне и конвективных граничных условий на холодной стороне

Обратите внимание, что здесь для упрощения задачи; мы предположили, что температура охлаждающей жидкости () такая же, как температура окружающей среды ().Разница между охлаждением холодной стороны и потерями тепла через боковые стенки показана двумя разными коэффициентами теплопередачи и.

Используя уравнение. 3, тепловая мощность на горячей стороне (x = 0) составляет:

Можно показать, что полезная работа, выполняемая на внешней нагрузке, составляет:

Наконец, КПД составляет

Как работают термоэлектрические генераторы — Applied Thermoelectric Solutions LLC

Как работают термоэлектрические генераторы

Термоэлектрические генераторы (ТЭГ) — это твердотельные полупроводниковые устройства, которые преобразуют разницу температур и тепловой поток в полезный источник постоянного тока.Полупроводниковые устройства термоэлектрического генератора используют эффект Зеебека для генерации напряжения. Это генерируемое напряжение управляет электрическим током и производит полезную мощность на нагрузке.

Модуль термоэлектрического генератора

Термоэлектрический генератор — это не то же самое, что термоэлектрический охладитель. (также известный как TEC, модуль Пельтье, чипы охлаждения, твердотельное охлаждение)

Термоэлектрический охладитель работает наоборот термоэлектрического генератора. Когда на термоэлектрический охладитель подается напряжение, возникает электрический ток.Этот ток вызывает эффект Пельтье. Благодаря этому тепло перемещается с холодной стороны на горячую. Термоэлектрический охладитель также является твердотельным полупроводниковым прибором. Компоненты такие же, как у термоэлектрического генератора, но конструкция компонентов в большинстве случаев отличается.

В то время как термоэлектрические генераторы используются для выработки энергии, термоэлектрические охладители (охладители Пельтье) используются для отвода или добавления тепла. Термоэлектрическое охлаждение находит множество применений в охлаждении, обогреве, охлаждении, контроле температуры и терморегулировании.

В остальном этот пост посвящен термоэлектрическим генераторам.

Как термоэлектрический генератор использует эффект Зеебека?

Основным строительным блоком термоэлектрического генератора является термопара. Термопара состоит из одного полупроводника p-типа и одного полупроводника n-типа. Полупроводники соединены металлической полосой, которая соединяет их последовательно. Полупроводники также известны как термоэлементы, кубики или гранулы.

Пара термоэлектрических генераторов Термоэлектрический генератор (пеллеты, кубики, полупроводники, термоэлементы)

Эффект Зеебека — это прямое преобразование энергии тепла в потенциал напряжения.Эффект Зеебека возникает из-за движения носителей заряда внутри полупроводников. В легированных полупроводниках n-типа носителями заряда являются электроны, а в легированных полупроводниках p-типа носителями заряда являются дырки. Носители заряда диффундируют от горячей стороны полупроводника. Эта диффузия приводит к скоплению носителей заряда на одном конце. Это накопление заряда создает потенциал напряжения, который прямо пропорционален разнице температур в полупроводнике.

Носители заряда термоэлектрических генераторов

Какие полупроводниковые материалы используются для термоэлектрических генераторов?

Для термоэлектрических генераторов обычно используются три материала.Эти материалы представляют собой теллурид висмута (Bi2Te3), теллурид свинца (PbTe) и кремний-германий (SiGe). Какой материал используется, зависит от характеристик источника тепла, радиатора и конструкции термоэлектрического генератора. Многие материалы для термоэлектрических генераторов в настоящее время проходят исследования, но еще не реализованы в коммерческих целях.

Теллурид сурьмы и висмута (BiSbTe)

Что такое модуль термоэлектрического генератора?

Для создания модуля термоэлектрического генератора многие пары p-типа и n-типа электрически соединяются последовательно и / или параллельно для создания требуемых электрического тока и напряжения.Пары помещаются между двумя параллельными керамическими пластинами. Пластины обеспечивают жесткость конструкции, плоскую поверхность для монтажа и диэлектрический слой для предотвращения коротких замыканий.

Модуль термоэлектрического генератора

Кто открыл эффект Зеебека? Когда был обнаружен эффект Зеебека?

До недавнего времени считалось, что Томас Зеебек открыл то, что сегодня известно как эффект Зеебека. Сейчас считается, что Алессандро Вольта открыл эффект Зеебека за 27 лет до Томаса Зеебека.Открытие произошло за 224 года до написания этой статьи.

В 1794 году Алессандро Вольта провел эксперименты, в которых он придал железному стержню U-образную форму. Один конец стержня нагревали, погружая его в кипящую воду. Когда неравномерно нагретый стержень был электрически соединен с уже не живой ногой лягушки, через ногу лягушки пропускался ток, и мышцы сокращались. Считается, что это первая демонстрация эффекта Зеебека.

Алессандро Вольта

В 1821 году Томас Зеебек обнаружил, что когда одно из стыков двух соединенных разнородных металлов нагревается, стрелка компаса, расположенная на близком расстоянии, вращается.Первоначально это называлось термомагнитным эффектом. Позже было обнаружено, что напряжение и, следовательно, ток индуцировались нагревом перехода. Ток создавал магнитное поле по закону Ампера. Это индуцированное напряжение из-за нагрева перехода стало известно как эффект Зеебека.

Инновационные технологии улавливают энергию из отходящего тепла

Генераторы без топлива и выбросов преобразуют низкопотенциальные отходы дизельных генераторов в энергию.

В 2014 году были установлены три генератора органического цикла Ренкина (ORC) для преобразования отработанного тепла от трех дизельных генераторов на электростанции Датч-Харбор на отдаленных Алеутских островах Аляски.Генераторы улавливают отходящее тепло при температуре всего 170 ° F из воды рубашки охлаждения двух дизельных двигателей Wärtsilä W12V32 и двух дизельных двигателей Caterpillar C280-16.

Даже при такой низкой температуре отходящего тепла генераторы вырабатывают около 75 кВт полной мощности для объекта. Вырабатываемая энергия направляется непосредственно в сеть, где затраты на электроэнергию для жилых домов достигают 0,50 доллара США / кВтч, что является одним из самых высоких показателей в Северной Америке и в четыре раза превышает средний показатель по США (0,12 доллара США / кВтч).

1.POWER + GENERATOR 4400 вырабатывает до 75 кВт и идеально подходит для низкотемпературного сброса тепла. На этом изображении оператор наблюдает за работой устройства с помощью человеко-машинного интерфейса. Предоставлено: ElectraTherm

.

Город Уналаска и Управление энергетики Аляски приобрели три генератора (рис. 1) для использования неиспользованных существующих ресурсов отработанного тепла на электростанции, реализовав потенциал экономии десятков тысяч долларов в год на расходах на топливо. .Снижение охлаждающих нагрузок является дополнительным преимуществом, поскольку установки сокращают необходимое охлаждение радиатора для дизельных двигателей. Все три генератора ORC используют один контур охлаждения, обеспечиваемый морской водой со средней входной температурой 45 ° F.

Генераторы были предоставлены ElectraTherm и управляются программируемым логическим контроллером (ПЛК) AutomationDirect, который обеспечивает все необходимые функции управления и мониторинга. Человеко-машинный интерфейс (HMI) также предоставляется AutomationDirect, что позволяет операторам просматривать и настраивать операции по мере необходимости.

Теплая, зеленая история

В типичном стационарном поршневом двигателе, работающем на дизельном топливе, природном газе или биогазе, только около 33% потребляемой энергии топлива (сгорания) преобразуется в энергию, а остальная энергия теряется в виде отработанного тепла. Некоторые из основных низкотемпературных потерь включают 27% потерь тепла радиатора и 5% потерь на трение. Еще 35% теряется в виде высокотемпературного тепла в выхлопных газах.

Этот уровень отходящего тепла является обычным для поршневых двигателей.Кроме того, горячие выхлопные газы практически всех процессов сгорания — например, тех, которые используются в топках печей, обжиговых печей, печей, инсинераторов, термических окислителей и котлов — содержат значительную долю первоначальной энергии потребляемого топлива. Когда это тепло рекуперируется и преобразуется в электричество, общая эффективность установки увеличивается.

Раньше было не так много проверенных коммерческих продуктов для преобразования этих типов отработанного тепла в энергию, поэтому у операторов не было другого выбора, кроме как смириться с потерями тепла в атмосферу.Сегодня компания ElectraTherm развернула более 70 единиц по всему миру с более чем 1,2 миллиона часов совокупного опыта работы с парком, сэкономив при этом клиентам миллионы долларов.

Конструкция POWER + GENERATOR и связанные с ней запатентованные технологии позволяют вырабатывать электроэнергию из низкотемпературных источников тепла в диапазоне от 170F до 270F. Эта технология преобразования отработанного тепла в энергию преобразует различные источники энергии в электроэнергию, включая отработанное тепло, вырабатываемое двигателями внутреннего сгорания, небольшую геотермальную энергию, биомассу, концентрированную солнечную энергию и технологическое тепло.

Основное применение — преобразование отработанного тепла от стационарных двигателей внутреннего сгорания в энергию. Типичные места установки включают производство электроэнергии в отдаленных районах, на островах и в развивающихся странах; биогазовые генераторы, включая свалки и очистные сооружения; компрессорные станции природного газа; и возобновляемое биотопливо.

Процесс ORC

ElectraTherm использует технологию ORC (рис. 2), процесс, аналогичный тому, который используется в паровом двигателе. Основное отличие технологии ORC заключается в том, что вода, используемая в паровом двигателе, заменяется жидкостью с гораздо более низкой температурой кипения.Процесс ORC подобен работе холодильника в обратном направлении, где тепловой поток используется для выработки энергии.

Этапы процесса ORC включают:

    ■ Избыточное тепло используется для кипячения рабочего тела в испарителе.
    ■ Под давлением пар проходит через двухвинтовой расширитель (силовой блок), вращая его для вращения электрогенератора.
    ■ Пар охлаждается и конденсируется обратно в жидкость в конденсаторе.
    ■ Рабочая жидкость, жидкий хладагент, нагнетается до более высокого давления и возвращается в испаритель для повторения процесса.

Тепло, вырабатываемое большими стационарными двигателями, обычно имеет слишком низкие температуры, чтобы приводить в действие паровой двигатель для производства электроэнергии. Замена воды и пара альтернативными жидкостями с низкой температурой кипения позволяет модифицированной версии традиционного цикла Ренкина успешно использовать отходящее тепло.

Такие жидкости включают органические молекулы, такие как углеводороды, такие как пентан или фторуглеводородные хладагенты, отсюда и название ORC. Электроэнергетические генераторы ORC компании ElectraTherm используют гидрофторуглерод под названием R-245fa (1,1,1,3,3-пентафторпропан), негорючую, нетоксичную жидкость с температурой кипения немного ниже комнатной температуры, около 58 ° F.

Двойные винты обеспечивают множество преимуществ

Вместо радиальных или осевых турбин ElectraTherm использует двухвинтовой детандер в своей системе выработки тепла для выработки электроэнергии. Детандер — один из основных компонентов, используемых для выработки электроэнергии из различных источников тепла.

Двухшнековые расширители обеспечивают преимущества в низкотемпературных небольших приложениях, в том числе:

    ■ Простой и компактный дизайн.
    ■ Низкоскоростной режим с возможностью обработки изменений тепловложения и двухфазного потока рабочей жидкости.
    ■ Без коробки передач или масляного насоса.

Двухвинтовой детандер имеет скорость вращения 1 800–4 900 об / мин, что значительно меньше, чем у турбодетандеров. В отличие от высокоскоростных турбодетандеров, винтовые детандеры допускают «мокрый» двухфазный поток. Это позволяет POWER + GENERATOR использовать более экономичные и компактные теплообменники, которые могут выдерживать перебои как в температуре, так и в потоке, с диапазоном изменения 6: 1, доступным по запросу. Это особенно выгодно для низкотемпературных потоков отработанного тепла, таких как вода в рубашке двигателя с возвратно-поступательным движением.В системе также используется запатентованная схема смазки, которая упрощает конструкцию и исключает резервуары для смазки, маслоохладители, насосы и соответствующие фильтры. Такая конструкция создает простую, надежную и эффективную систему с меньшим количеством паразитных нагрузок и требований к техническому обслуживанию. Это также упрощает автоматизацию и эксплуатацию оборудования.

Автоматизация системы

ГЕНЕРАТОР POWER + разработан для автоматической работы с минимальным надзором или контролем со стороны заказчика. После запуска функция пропорционально-интегрально-производной (ПИД) в ПЛК поддерживает выходную мощность системы на заданном уровне.ПЛК (рис. 3) был выбран из-за его расширяемости, функций ПИД-регулирования и простоты использования. Другой причиной выбора компонентов AutomationDirect была поддержка его реселлера Quantum Automation. Компания оказывала помощь с первоначальным проектированием и поддержку на протяжении всего процесса интеграции новой системы автоматизации в генераторы Power +.

3. Программируемые логические контроллеры (ПЛК) AutomationDirect управляют активным парком электрогенераторов ElectraTherm.Предоставлено: ElectraTherm

.

Контурное ПИД-регулирование ПЛК включает в себя автонастройку, используемую для быстрого обеспечения почти оптимальных настроек контура, а также различные режимы управления, включая автоматический, ручной и каскадный. Было запрограммировано множество сигналов тревоги, включая переменную процесса, скорость изменения и отклонение.

ПЛК управляет насосом подачи рабочей жидкости, предохранительными клапанами и различными другими подсистемами и подключаемыми на месте устройствами. На основе входного сигнала датчика ПЛК может остановить процесс при возникновении нежелательных или небезопасных условий.Он также управляет трехходовым клапаном на стороне воды с рубашкой для обхода теплообменника, если это необходимо. Дополнительный насос для циркуляции воды через теплообменник выхлопных газов также управляется ПЛК, если он установлен.

Помимо дискретного ввода-вывода (I / O), в системе используются различные датчики температуры и преобразователи давления, которые контролируются ПЛК, включая температуру воды на входе и выходе, а также температуру и давление на входе и выходе расширителя. Эти датчики используются для наблюдения за стабильностью и безопасностью процесса.Выходная мощность также контролируется и контролируется.

HMI был выбран для интерфейса оператора на основании простоты использования, доступности регистрации данных, функций загрузки и низкой стоимости. В дополнение к функциям графического отображения, он обеспечивает аварийную сигнализацию, удаленный доступ, логику, математику и поддержку многочисленных протоколов связи. Состояние машины можно просматривать напрямую или удаленно.

Повышенная эффективность

Примерно 60% топлива, потребляемого тремя дизельными генераторами на электростанции в Голландской гавани, преобразуется в отработанное тепло через воду рубашки охлаждения и выхлопные газы.По оценкам Управления энергетики Аляски, с помощью Power + за счет преобразования части этого отработанного тепла в электроэнергию можно сэкономить 100 000 долларов в год.

В системе также был удален один из трех радиаторов двигателя из-за охлаждающего эффекта системы POWER +, обеспечивающего дополнительную мощность дизельных генераторов. Поскольку POWER + GENERATOR может снизить охлаждающую нагрузку водяного контура рубашки охлаждения на 70–100%, он также снизил температуру радиатора низкотемпературного промежуточного охладителя.Это увеличило плотность наддувочного воздуха и эффективную мощность двигателя, что, в свою очередь, увеличило топливную экономичность до 10%.

Помимо выгоды от выработки электроэнергии, POWER + GENERATOR также сократил работу по охлаждению радиатора. Это снижение температуры сократило требуемую работу двигателей по тепловому охлаждению в месяц примерно на 8000 кВт, что позволяет экономить примерно 500 галлонов топлива в год. ■

Джо Тибедо — инженер по системам управления, E.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *