ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет оптимальных параметров термоэлектрических охладителей и нагревателей потоков жидкостн или газа из "Термоэлектрические тепловые насосы" Исходя из этих данных конструктору приходится решать вопрос о выборе оптимальных геометрических размеров термобатареи и плотности тока, обеспечиваю-ш их достижение максимальной энергетической эффективности ТТН при всех заданных условиях. [c.145] Кроме указанных выше исходных данных, необходимо также задать один из размеров термобатареи, так как в противном случае оптимальных геометрических параметров не суш ествует. [c.145] Величина максимального коэффициента энергетической эффективности ТТН при одновременном росте высоты термоэлементов (Р — 0) и плош ади термобатареи Ь, N — 0) монотонно повышается, стремясь к своему теоретическому пределу. Этот предел определяется соотношениями (5-21), (5-22) и зависит только от начальных температур потоков и термоэлектрической добротности материала термопар. [c.145] Основные характерные случаи задания ограничений на размеры термобатареи были изложены в 5 для ТТН, работаюш их в условиях, когда температура теплоносителей не изменяется вдоль спаев. Эти же случаи характерны и для термоэлектрических охладителей и нагревателей потоков жидкостей или газов, т. е. для ТТН, в которых температура теплоносителей изменяется вдоль направления их движения. Рассмотрим расчет оптимальных параметров ТТН в каждом из этих случаев [181. [c.145] Перед конструктором возникает задача — выбрать эти переменные таким образом, чтобы обеспечить работу ТТН с наименьшим потреблением электроэнергии, т. е. [c.145] Как уже было отмечено, подобная задача возникает тогда, когда при массовом производстве ТТН, предназначенных для различных целей, термобатареи для них изготовляют из стандартных, унифицированных по размерам термоэлементов. [c.146] В дальнейшем все задачи об оптимизации параметров ТТН мы будем рассматривать только для случая работы его в качестве охладителя потока жидкости или газа, так как очевидно, что все сказанное в равной мере справедливо и для термоэлектрического нагревателя. Разумеется, что при этом имеются в виду только те случаи, когда применение термоэлектрического нагрева оправдано, т. е. когда ц 1 (е 0). [c.146] Блок-схема программы, необходимой для расчета данной задачи на ЭВМ, представлена в работе [18]. [c.148] Как это следует из выражений (8-8), (8-9), (8-21), (8-22), (9-3) и (9-4), поставленная задача сводится к нахождению условного максимума функции е (V, Р) при дополнительном условии = Л01 (V, Р). Очевидно, что нахождение оптимальных значений и р , соответствующих е = может быть выполнено в полной аналогии с рассмотренным выше случаем. При этом сохраняется и программа для решения задачи на ЭВМ [18]. [c.148] Для часто встречающегося практического случая, когда начальные температуры потоков теплоносителей равны между собой (в = 02), может быть получено приближенное аналитическое решение рассмотренных задач [17]. [c.151] Комплексы 2 определяются соотношением (9-10). [c.151] Значение оптимальной площади термобатареи растет с увеличением высоты термоэлементов. При этом для противотока всегда несколько больше, чем для прямотока, т. е. при противотоке для достижения максимальной величины холодильного коэффициента при заданных значениях производительности и высоты термоэлементов требуется несколько большая площадь термобатареи, чем при прямотоке. Однако следует отметить, что при одинаковой площади величина холодильного коэффициента для противотока выше, чем для прямотока. [c.153] Аналогичные приближенные выражения для нахождения оптимальной высоты термоэлементов могут быть получены в том случае, когда мы определяем е акс в зависимости от расхода термоэлектрического материала. Оптимальное значение величины Ро может быть получено из уравнения Зе/Зр = О при условии Р = onst. [c.155] Можно указать еще на целый ряд дополнительных задач, которые возникают при расчете ТТН. К ним, например, относятся задачи о нахождении оптимальных параметров ТТН, обеспечивающих либо максимальное охлаждение (нагрев) одного из теплоносителей, либо минимальные размеры и вес термобатареи при заданной производительности и т. д. Все эти задачи с точки зрения их ( рмальной постановки и решения будут аналогичны задачам, рассмотренным в настоящем параграфе, поэтому нет необходимости останавливаться на них подробно. [c.156] Вернуться к основной статье