Изобретение относится к термоэлектрической технике, в частности к термоэлектрическим устройствам для интенсификации теплообмена между потоками жидкостей или газов (средами) с различной температурой.The invention relates to thermoelectric technology, in particular to thermoelectric devices for intensifying heat transfer between flows of liquids or gases (media) with different temperatures.
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.The prototype is the design described in [1]. The device consists of a thermoelectric battery composed of thermoelements identical in size and physical properties, one surface of which is surrounded by a medium with a lower temperature through the separating wall of the transport zone, and the other also through a separating wall by a medium with a higher temperature. A thermoelectric battery performs the function of a heat transfer intensifier between two flows of liquid or gas due to absorption and release of Peltier heat on the junctions of thermoelements in thermal contact with them.
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.The disadvantage of this device is the relatively low value of the heat transfer coefficient between the junctions of the thermoelements that make up the thermoelectric battery, and the corresponding environments. This circumstance is associated with the presence of partitions between the media and the thermoelectric battery, the heat exchange of which with the latter is carried out only due to the conductive mechanism, the heat transfer coefficient at which is quite low.
Целью изобретения является интенсификация теплопередачи между спаями термоэлементов, составляющих термоэлектрическую батарею, и обтекающими ее средами.The aim of the invention is the intensification of heat transfer between the junctions of the thermoelements that make up the thermoelectric battery, and its surroundings.
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.The goal is achieved in that in a thermoelectric heat transfer intensifier between flows of media with different temperatures, consisting of a thermoelectric battery composed of thermoelements identical in size and physical properties, fed by an electric energy source, one surface of which is surrounded by a medium with a lower temperature through the dividing wall of the transport zone and the other also through the separating wall of the transport zone - a medium with a higher temperature, both surfaces of the thermoelectric bat Areas are located at a certain distance (gap) from the walls of the transport zones with the media moving in them, while in the transport zones at an angle from 20 to 60 ° with respect to the plane of the medium’s movement, through holes are made that form, together with the gaps, single channels for movement air, and at their beginning and end in the direction also perpendicular to the movement of the media, fan units are installed, powered from the same source of electrical energy as the thermoelectric battery, blowing air into the gap e between the walls of the transport zones and the surfaces of the thermoelectric battery, as well as through the openings in the transport zones, with one fan unit working to blow the air flow, and the second to blow it, while the thermoelectric battery, transport zones and fan units form a rigid mechanical structure by means of fixing fixtures.
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.The design of the thermoelectric heat transfer enhancer is shown in FIG. 1. The device consists of a thermoelectric battery 1, composed of thermoelements identical in size and physical properties, fed by a source of electrical energy (not shown in Fig.), Both surfaces of which are at a certain distance (gap) from the walls 2 of transport zones 3 with moving in through media 4. In transport zones 3, through holes 5 are made at an angle in the range from 20 to 60 ° with respect to the plane of motion of media 4, forming, together with the gaps, single channels for air movement. At the beginning and end of the transport zones 3 in the direction also perpendicular to the movement of the media 4, fan assemblies 6 are installed, powered from the same source of electrical energy as the thermoelectric battery 1. The fan assemblies 6 blow air in the gap between the walls 2 of the transport zones 3 and surfaces of the thermoelectric battery 1, with one fan unit working to blow the air flow, and the second to blow it. Thermoelectric battery 1, transport zones 3 and fan units 6 form a rigid mechanical structure by means of fastening devices 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.Thermoelectric heat transfer intensifier works as follows. When a direct electric current is passed through a thermoelectric battery 1 from an energy source, Peltier heat will be absorbed on some junctions of thermocouples, and on others it will be released. If the cold junctions of the thermocouples are in close proximity to the wall 2 of the transport zone 3 with the hot moving medium 4, and the hot junctions of the thermocouples are with the wall of the transport zone 3 with the hot moving medium, then due to the existing temperature difference, the exchange of thermal energy between the two flows will intensify wednesday Moreover, air blowing in the gaps between the walls 2 of the transport zones 3 and the surfaces of the thermoelectric battery 1, as well as through the holes 5 in the transport zones 3 by the air units 5 will make it possible to increase the heat transfer coefficient between them by providing a forced convection mode at which the value of this coefficient is significant higher than in the case of the conductive heat transfer mechanism.
ЛитератураLiterature
1. Каганов М.А., Привин М.Р. Термоэлектрические тепловые насосы. Л.: Энергия. - 1970. - с. 175.1. Kaganov M.A., Privin M.R. Thermoelectric heat pumps. L .: Energy. - 1970. - p. 175.
