Термоэлектрический тепловой насос

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскивСоциалистическихРеспублик рц 1002757(22) Заявлено 14. 07, 81 (21) 3318042/24-06 Р 11 М К з с присоединением заявки Мо Г 25 В 21/02 Н 01 Ь 35/28 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8 ) Опубликовамо 07.03.83. Бюллетень Мо 9 Дата опубликования описания 07.03.83(71) Заявитель 154) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОИ НАСОС Изобретение относится к термоэлектрическим устройствам и можетбыть использовано для подогреважидкости,Известен проточный электронагреватель, содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода среды,электронагреватели, размещенные сзаданным шагом, и каналы для циркуляции жидкости13Недостаток данного электронагревателя заключается в неэкономичности, а именно, тепловая мощность, поглощаемая потоком нагреваемой жидкости, не превосходит электрическоймощности, подводимой к электронагревателям. Известен термоэлектрический тепловой насос, содержащий полупроводниковые ветви, попарно соединенные посредством шин, одна из которых служит генератором, подсоединенным к источнику нагрева, а другая - холодильником, и размещенные между ветвями медные стержни с каналами для циркуляции рабочей среды, разделенные диэлектриком 12),Недостаток укаэанного насоса.заключается в том, что температура нагреваемого потока в нем не может быть выше температуры медных соединительных стержней, которая всегда значительно ниже температуры горячей коммутационной шины термогенератора.Цель изобретения - повышение экономичности известных электронагревателя и теплового насоса.Цель достигается тем, что в из вестном термоэлектрическом насосе,содержащем полупроводниковые ветви, попарно соединенные посредством шин, одна из которых служит генератором,подсоединенным к источнику нагрева, 15 а другая - холодильникОм, и размещен-.ные между ветвями медные стержни с каналами для циркуляции рабочей среды, разделенные диэлектриком, обе шины выполнены с каналами, причем каналы генератора подсоединены к каналам стержней с образованием циркуляционного контура для рабочей среды.На фиг. 1 изображен отсасываемыйтермоэлектрический насос, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг, 1.25 Термоэлектрический насос содержитполупроводниковые ветви 1, 2, 3 и 4, попарно соединенные посредством шин 5 и 6, первая из которых соответственно служит генератором, подсоединенным к источнику 7 нагрева, а другая -Формула изобретения холодильником, медные стержни 8 с ка налами 9, Разделенные диэлектриком, выполненным в виде зазора 10. Шина 5 выполнена с каналами 11, подсоединенными к патрубку 13, шина б выполнена с каналами 12, присоединенными к патрубку 14 и 15, а каналы 9 подсоединены к патрубку 16 и соеди. нены калачом 17 с каналами 9.Насос работает следующим образом.Генератор подключают к источнику 10 7, через каналы 12 пропускают охлаждаемую рабочую среду, подаваемую через патрубок 14 и удаляемую через патрубок 15, и одновременно подают другую рабочую среду через патру бок 16 в каналы 9 которая после циркуляции по каналам 11 отводится нагретая через патрубок 13. Мощность выделяемая на нагревательных элементах, и расход рабочей среды (жид О кости), протекающей по каналам 9 и 11, выбираются такими, чтобы жидкость на выходе иэ каналов 11 имела заданную температуру Т (например, Т = 80 С). При этом шина 5 имеет примерно такую же температуру, поскольку выполнена из металла с высокой теплопроводностью.Температура Т медных стержней в этом случае значительно ниже температуры Т (То Т), так как в каналы 9 поступает еще не сильно подогретая жидкость, а количество тепла, поступающее на стержни 8 от горячей шины через ветви 1 и 2, недостаточно для значительного нагревания потока 35 (удельная теплопроводность полупроводников в 500 раз меньше таковой для меди) . Поэтому между шиной 5 и стеркием 8 создается значительная разность температур (например, Т - То -- 70 С )40 В результате между двумя стержнями 8, разделенными зазором 10, возникает разность потенциалов ( эффект Зеебека), т. е. возникает термо-ЭДС, полярность которой показана на фиг. 2 знака ми ц+ц и ц цТак как цепь термогенератора замкнута на термохолодильник, то возникно вение термо-ЗДС приводит к возникновению электрического тока через термохолоднльник. На фиг. 2 цепь тока показана пунктирной линией, а направление тока указачо стрелками.При указанном на фиг, 2 чередующемся расположении полупроводниковых ветвей типа - р и типа - и ток че реэ термохолодильник имеет такое направление, при котором дырки в ветви - р (ветвь 47 и электроны в ветви - И (ветвь 3) движутся от их спаев с шиной б в направлении к стерж ню 8 (движение электронов и дырок показано на фиг. 2 стрелками: ф -электроны, ф - дырки). В результате по границе ветвей и шины ь происходит поглощение тепла Пельтье и охлаждение шины б до некоторой температуры Т.2 С Т( .При пропускании по каналам 12 потока какой-либо жидкости, имеющей температуру Т Ъ Т, эта жидкость охлаждается и отнятое от нее тепло вследствие эффекта Пельтье передается стержням 8 и потоку жидкости, про.текающей по каналам 9, подогревая эту жидкость.Таким образом тепло Ц , получае мое потоком жидкости, проходящей по каналам 11 и 9, складывается из тепла Ц , выделяемого источником 7 нагрева, и тепла Ц 2, отнятого от потока жидкости, проходящей по каналам 12 в шине холодильника:Ю= я+ Оа 1где величины Д, Яи Ц отнесены к одной секунде. Теплопотерями в окружающую среду(излучение и,др.) пренебрегают,ввиду их малости.,Таким образом, дополнительное выполнение каналов в шинах холодильни- . ка и генератора теплового насоса приводит к получению дополнительного тепла, используемого для подогрева рабочей среды, в частности жидкости. Термоэлектрический тепловой насос, содержащий полупроводниковые ветви, попарно соединенные посредством шин, одна из которых служит генератором, подсоединенным к источнику нагрева, а другая - холодильником, и размещенные между ветвями медные стержни с каналами для циркуляции рабочей среды, разделенные диэлектриком, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения экономичности, обе шины выполнены с каналами, причем каналы генератора подсоединены к каналам стержней с образованием циркуляционного контура для рабочей среды. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании 91368271,кл. Н 5 Н,опублик, 1971. 2, Авторское свидетельство СССР М 137343, кл. Е 25 В 29/00, 1962.1002757 7 Составитель Т. Юдинан Техред А.Ач Корректор Г, Ог М. Реда Зак илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,521/15 . Тираж 528 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рау