Термоэлектрогенераторы

Варианты собственного изготовления.

1. На металлических термопарах

В моем случае стояла не просто экспериментальная задача по изготовлению термоэлектрогенератора (ТЭГа), а практическая задача, которая заключалась в следующем. Нужно было изготовить дополнение к системе стартового подогрева двигателя, которое бы эффективно генерировало ЭДС для подзарядки аккумулятора, что актуально в случаях долгого простоя автомобиля в зимних условиях.

Для изготовления термоэлектрогенератора (ТЭГа) возьмем наиболее практичную пару материалов — сплав хромель и сплав копель. Исходный материал у меня был в виде проволоки диаметром 3.2 мм. В основе проекта был такой расчет: напряжение аккумулятора составляет 12 В, а ЭДС одной термопары составляет 50 мВ при разности температур 600 °С. Исходя из оптимального согласования ТЭГа с аккумулятором необходимо получить ЭДС равное удвоенному напряжению аккумулятора — 24 В. Это означает, что нам нужно создать 24 В / 0.05 В = 480 термопар.

teg

На рисунке выше изображена схема сборки термоэлементов на изолирующей пластине. Окисленная сталь служит кондуктором при сварке отдельного модуля. Серебро увеличивает проводимость спая, а алюминий улучшает коррозионную стойкость.

Технологически, производство модуля ТЭГа производилось так: в изолирующий перфорированный материал (толщина 15 мм), вставляются чередуя стержни хромель и копель (около 25 мм) (на рисунке чередуются парами — два хромель, два копель и т.д.). Надевается перфорированная пластина окисленной нержавеющей стали (1 мм). Далее идет медная перфорированная пластина (2 мм). Стержни должны после этого чуть чуть выступать над верней пластиной (около 1-2 мм). Для более качественной сварки также можно уложить тонкую медную проволоку между выступающими стержнями. Две пары стержней разной проводимости (два стержня хромель и два стрежня копель накрываются пластинкой из алюминия — толщиной около 1 мм). Сверху укладывается 1 — 2 дробины серебра (можно и даже лучше больше).
По периметру алюминиевой пластины устанавливается форма прямоугольного сечения из графита, которая будет служить сварочной ванной, чтобы расплав не вытек из рабочей зоны. Получившаяся ванночка засыпается флюсом («БУРА»).

Дополнительным условием улучшающим качество сварки является переменное магнитное поле с напряженностью направленной вдоль стержней. Я использовал для этой цели размагничивающую обмотку от кинескопа. Магнитное поле способствует лучшему «перемешиванию» компонентов расплава в ванночке.

Теперь остается только произвести сварку. Для сварки я использовал сварочный аппарат постоянного тока заменив обычный электрод на графитовый стержень, чтобы материал электрода не внес примесей в наш слоеный пирог.

После сварки производим механическую обработку термоспая в размер. На этом сборка «горячей» стороны модуля завершена.

«Холодную» сторону мы собираем так — кладутся в аналогичном порядке — окисленная сталь, медь и производится пайка оловом. Олово удобно для возможного демонтажа при ремонте.

Замечания

Для увеличения добротности каждого модуля стержни подвергаются механической обработке. Каждый стержень по середине протачивается до диаметра 1 мм (либо обжимается прессом).

На практике был собран двухрядный термоэлемент (отличается от рисунка удвоенным рядом стержней). Конструкция одного такого термоэлемента испытывалась на ток короткого замыкания, Iкз = 180 А.

2 комментария

  1. Здравствуйте, Леонид Юрьевич!
    Несколько вопросов.
    1. Пара хромель-копель, как я понимаю, была использована потому, что она оказалась в наличии. Однако, сами эти сплавы сейчас стоят недешево. Поэтому для изготовления генератора лучше выбрать что-то подешевле.. Что бы вы выбрали, если начинать с нуля и почему?
    2. Какова мощность полученная от изготовленного генератора?
    3. При какой температуре горячего и холодного спаев получена максимальная мощность?
    4. Жидкое стекло — это фигура речи или реально заливали стеклом? Я в технологии не силен, поэтому пока не очень понимаю этот вопрос..

    ЗЫ. Вообще очень толково написано, спасибо за статью.

  2. viagra:

    I need a prescription for herbal viagra in canada in .

Добавить комментарий