Как сделать термогенератор: Термогенератор своими руками

Содержание

Как сделать термоэлектрический генератор своими руками

Каждого человека интересует вопрос: как сделать электричество бесплатным и автономным. Мы хотим вам заверить, все это сделать можно, но не таки просто. В этой статье вы узнаете, как сделать термоэлектрический генератор своими руками, такой прибор вы сможете использовать во время выездов на природу, когда катастрофически не хватает электричества для зарядки телефонов или включения небольших светильников. С помощью такого устройства вы сможете генерировать электрический ток с напряжением в 5 Вольт, этого напряжения хватит, чтобы зарядить мобильный или включить светодиодную лампу.

Как работает термоэлектрический генератор Пельтье

Данное устройство имеет сложный механизм работы, но его собирали уже несколько сотен раз, так что можете быть уверены, у вас все получится. Мы поговорим о том, какие запчасти нужны для сборки самодельного термоэлектрического генератора, так вы поймете, почему он работает. Устройство Пельтье состоит из последовательно соединенных термопар, находятся они между керамических пластин. Примерно вот так это все выглядит на картинке. Узнайте, как сделать маленький вентилятор от USB. 

Когда через цепь проходит электрический ток образуется эффект Пельтье, одна сторона модуля нагревается, другая просто охлаждается. Соответственно, если одну сторону сильней нагреть может получить большую силу тока и напряжение.

Как сделать термоэлектрический генератор своими руками

Сейчас элементы Пальтье широко используются практически во всех системах охлаждения, чаще всего их можно встретить в холодильниках. Поэтому особой сложности с подбором материалов у вас возникнуть не должно. Чтобы сделать самодельный термоэлектрический генератор необходимо подготовить следующие материалы:

  1. Элемент Пельтье, у него должны быть следующие параметры: размер – 40*40*3,4, максимальный ток – 10 А, напряжение – 15 Вольт, маркировка – TEC 1-12710.
  2. Компьютерный блок питания (только его корпус).
  3. Стабилизатор напряжение, с входным напряжением 1.5 Вольт, и на выходе он должен выдавать 5 Вольт. Чтобы сразу упросить работу с ним, мы будет подключать USB, современные гаджеты с помощью него можно взять без проблем.
  4. Радиатор, можно использовать и компьютерный куллер.
  5. Термопаста.

Пошаговая инструкция:

Чтобы сделать термоэлектрический модуль пельтье своими руками нужно проделать следующие шаги, на этом этапе проявите осторожность, уж слишком много проблем может возникнуть. Отличная статья по теме: делаем проектор для мобильного телефона.

  1. Разбираем старый блок питания, его мы будет использовать только в качестве корпуса для разжигания огня.
  2. К поверхности радиатора клеем пластину Пельтье, для этого берем термопасту. Клеем паркировкой к самому радиатору, так как это холодная сторона. Если перепутаете полярность, тогда нужно будет менять провода в дальнейшем.
  3. К обратной стороне клеем блок питания, вот так это выглядит на фото.
  4. Крепим пластины и к стабилизатору припаиваем USBвыход для зарядки телефонов.
  5. Помещаем 5-ти вольтный преобразователь в радиаторе и переходим к испытаниям.

Вот еще один интересный способ:

Получаем термоэлектричество своими руками

Вот мы с вами и разобрали, как сделать термоэлектрический генератор своими руками, теперь давайте разберем основные способы получения электричества с такого устройства.

Рекомендуем посмотреть вот такое видео, здесь все докладной рассказывается.

Теперь расскажем еще несколько слов о принципе работы такого устройства, чтобы он давал хорошее напряжения разница в температуре должна составлять 100 градусов. Если заметили, что охлаждающая сторона слишком нагрелась делайте все, чтобы ее остудить. Можно использовать воду или другие средства, которые вы видите о себе под рукой.

Похожая статья: Делаем самодельный двигатель из батарейки, проволоки и магнита.

Термогенератор своими руками — порядок работ

самодельный термогенератор

Количество цифровых гаджетов постоянно увеличивается. К сотовому телефону добавились мобильная радиостанция, GPS-навигатор и фотоаппарат.

Таскать с собой полный котелок запасных аккумуляторов для всей этой электронной братии тяжело, а в холодное время года еще и бессмысленно – их емкость и мощность при низких температурах сильно сокращаются.

Поэтому каждый путешественник хотел бы обзавестись устройством, преобразующим в электричество доступную в походе энергию.

Весьма практичными оказались термогенераторы – источники, для работы которых необходимо тепло. На чем основан принцип их работы и как можно сделать термогенераторы электричества своими руками – об этом пойдет речь в этой статье.

Как определить термоЭДС металла?

Термоэлектродвижущая сила возникает в замкнутом контуре при соблюдении двух условий:

  1. Если он состоит хотя бы из двух проводников, изготовленных из различных материалов.
  2. Если все входящие в состав контура разнородные участки имеют различную температуру (хотя бы в области соединения).

В физике данное явление называют эффектом Зеебека.

Величина термоЭДС зависит от вида материалов и разности их температур.

Определяют ее по формуле:

Е = к (Т1 – Т2),

  • Где Т1 и Т2 – температура проводников;
  • К – коэффициент Зеебека.

Наибольшей производительностью обладают контуры, состоящие из разнородных полупроводников (обладающих р- и n-проводимостью). В металлах эффект Зеебека проявляется незначительно, за исключением некоторых переходных металлов и их сплавов, например, палладия (Pd) и серебра (Ag).

медный теплообменникТеплообменники широко применяются в быту. Довольно легко можно сделать теплообменник своими руками – инструкция по сборке представлена в статье.

Пошаговая инструкция по облицовке камина своими руками представлена тут.

Знаете ли вы, что напряжение всего в 12 Вольт может служить источником тепла? По ссылке https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/obogrevateli/12-volt-svoimi-rukami.html инструкция по изготовления обогревателя 12 Вольт своими руками.

Принцип работы

Решать задачу по производству электричества из тепловой энергии приходится, как принято говорить в науке, от обратного. Противоположным эффекту Зеебека является эффект Пельтье, который состоит в изменении температур двух объединенных в замкнутый контур разнородных полупроводников при пропускании через них постоянного тока: один из них нагревается, второй – остывает.

Если направление тока изменить, изменится и направление теплового потока: первый полупроводник будет остывать, а второй – нагреваться. В качестве полупроводников чаще всего применяют твердую смесь кремния с германием и теллурид висмута.

демонстрация эффекта Пельтье

Эффект Пельтье

Эффект, открытый Жаном Пельтье, получил широкое применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности, где требуются холодильные машины, но нет возможности применить компрессорный тепловой насос на фреоне. Поэтому именно его именем назвали выпускаемые для этой цели устройства – элементы Пельтье.

Но если на такой элемент или, как его еще называют, термоэлектрический охладитель оказать воздействие с противоположной стороны, то есть создать на его полупроводниках разность температур, то мы получим эффект Зеебека: элемент Пельтье превратится в источник постоянного тока.

Конструкция термогенератора

Итак, идея термогенератора довольно проста: необходимо взять элемент Пельтье и сильно нагреть одну из его поверхностей. В генераторах заводского изготовления для этого применяются газовые горелки. Но создать такой прибор в домашних условиях довольно сложно – трудно обеспечить стабильное горение пламени в течение длительного времени.

Поэтому народные умельцы отдают предпочтение более простой версии термогенератора, о которой мы сейчас и расскажем.

Изготовление своими руками

Схематично устройство самодельной термоэлектростанции можно представить так:

необходимые детали

  1. Элемент Пельтье положим на дно глубокой посудины – миски или кружки.
  2. Далее в эту посудину вставим еще одну: если используются миски, то понадобится такая же; если ваш выбор пал на кружки, то вторая должна быть чуть меньше первой.
  3. К выведенным от элемента Пельтье проводам присоединим преобразователь напряжения.
  4. Внутреннюю посудину заполним снегом или холодной водой, после чего всю конструкцию поставим на огонь.

Через какое-то время снег растает, превратится в воду и закипит. Производительность генератора при этом понизится, но зато турист получит возможность выпить горячего чайку. После чаепития можно будет заправить генератор новой порцией снега.

Чем больше термоэлементов (их еще называют ветвями) будет у приобретенного вами элемента Пельтье, тем лучше. Можно применить прибор марки TEC1-127120-50 – их у него 127. Данный элемент рассчитан на токи до 12А.

Порядок работ

Теперь рассмотрим процесс создания самодельного термогенератора в деталях:

  1. Поверхность каждой посудины в месте контакта с элементом Пельтье следует выровнять и зачистить, что обеспечит максимальный теплообмен. Для идеального прилегания можно отполировать донышки смазанным пастой ГОИ куском войлока, закрепленным в шпинделе электродрели.
  2. Присоединяем к контактам элемента Пельтье провода от электроплиты, снабженные термостойкой изоляцией. За неимением таковых можно применить, к примеру, провод МГТФЭ-0,35, обернув его термостойкой тканью.
  3. Смазав дно одной из посудин термопроводящей пастой, например, КПТ-8, укладываем на него элемент Пельтье. Подсоединенные к нему провода следует расположить так, чтобы их концы оказались вне емкости.
  4. Сверху элемент Пельтье снова смазываем термопастой и вставляем в нашу кружку или миску вторую емкость подходящего размера (у кружки нужно будет отрезать ручку).
  5. Пространство между емкостями необходимо заполнить термоустойчивым герметиком (можно купить в автомагазине состав для ремонта выхлопных труб). Он послужит теплоизоляцией между горячей и холодной сторонами генератора и дополнительной защитой для проводов.

готовый генератор

Походный генератор электричества

Выступающие концы проводов можно приклеить к бортику кружки матерчатой изолентой.

Изготовление преобразователя

В ходе эксперимента установленный на электроплитку термогенератор при наличии снега во внутренней емкости обеспечил ЭДС в 3В и ток в 1,5А. После превращения снега в воду и ее закипания мощность генератора упала в три раза (напряжение составило 1,2В).

Чтобы использовать такой прибор в качестве зарядного устройства для телефона или другого гаджета, которому требуется стабильное напряжение в 5 В или 6,5 В, его необходимо оснастить преобразователем напряжения.

Рассмотрим два варианта.

Вариант 1

элементы термогенератораПроще всего применить в качестве преобразователя микросхему КР1446ПН1, снабженную DIP-корпусом.

Производится она в России и ее легко можно найти в магазине радиодеталей или на радиорынке.

Воспользоваться не возбраняется и более мощными аналогами, но все они выпускаются в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа, так что придется помучиться с распайкой.

На вход микросхемы подается напряжение с элемента Пельтье, а сама она включается в режиме «5 Вольт» (штатный). Параллельно с элементом Пельтье на вход преобразователя напряжения следует припаять достаточно мощный шунтирующий диод. Он предотвратит движение тока в обратном направлении, если на генератор будет оказано противоположное температурное воздействие.

К примеру, будучи заполненным горячей водой он может быть по неосторожности установлен на какую-нибудь холодную поверхность.

К выходу преобразователя нужно припаять кабель от старого зарядного устройства, подходящего для нашей модели телефона или фотоаппарата, а также светодиодный индикатор на 5 В.

Недостаток этого варианта: предложенная в качестве преобразователя микросхема ограничивает мощность генератора, поскольку ток на ее выходе не превышает 100 мА. Таким образом, элемент Пельтье используется приблизительно на 20%, чего будет достаточно только для телефонов устаревших моделей.

Чтобы иметь возможность заряжать более мощные устройства, необходимо применить усложненную версию преобразователя напряжения.

Вариант 2

Более мощный преобразователь можно собрать по двухкаскадной схеме с применением пары микросхем MAX 756. Чтобы при отключении потребителя генерируемый ток не пропадал зря, оснастим преобразователь встроенными аккумуляторами. Соединенные последовательно, они включены в нагрузку первого каскада через выключатель, диод и токоограничивающий резистор. Сам каскад настроен на режим выхода «3,3 Вольт».

К выходу каскада №1 подключаем каскад №2, настроенный на режим выхода «5 Вольт». Оба каскада реализованы согласно схеме, приведенной в документации на микросхему MAX 756 (опубликована в Сети). Единственное отличие – цепь обратной связи каскада №2 (между выходом каскада и ногой №6 его микросхемы) дополняется последовательностью из 3-х кремниевых диодов, расположенных анодом к выходу.

генератор тепла

Простейший походный термогенератор

Такое усовершенствование позволит получать на холостом ходу напряжение величиной 6,5 В (требуется для зарядки некоторых электронных устройств).

Чтобы упростить схему, можно применить микросхему MAX 757, которая снабжена отдельным выходом обратной связи.

Интерфейс этого преобразователя соответствует типу USB Type A. Но если к нему предполагается подключать USB-устройство, то последовательность диодов из цепи обратной связи 2-го каскада лучше убрать, чтобы выходное напряжение вернулось на уровень 5 В.

Эту версию преобразователя нельзя подключать к портам типа USB-Host.

Вариация на тему…

Элемент Пельтье можно просто прикрепить к колышку, втыкаемому в землю поблизости от костра.

Чтобы создать достаточный температурный градиент, обе его поверхности нужно оснастить ребристыми радиаторами.

На поверхности со стороны пламени радиатор должен иметь увеличенную площадь, а его ребра устанавливаются горизонтально.

На противоположной стороне элемента установлен меньший радиатор, а его оребрение – вертикальное.

подключение радиатора отопленияБатареи отопления могут устанавливаться по-разному в зависимости от типа отопительной системы – однотрубной или двухтрубной. Схемы подключения радиаторов отопления и советы по месту их установке – читайте внимательно.

Как отремонтировать циркуляционный насос своими руками? Основные типы поломок и методы их устранения представлены в этой статье.

Видео на тему

Термогенератор своими руками

Перевёл alexlevchenko92 для mozgochiny.ru

В мире постоянно происходят различные катаклизмы. Мы не может от них защититься, но мы можем подготовиться к их последствиям. Землетрясение, наводнение, пожары вызывают перебои или отключение электричества. Чтобы себя защитить от его отсутствия предлагаю вашему вниманию статью о добыче электроэнергии с помощью тепла.

Шаг 1:

Отключения электроэнергии одна из главных проблем в современном мире. Многие люди беспокоятся о  последствиях молнии, сильного дождя и т.д., но забывают о более серьезных проблемах. Перебои с электричеством могут длиться от нескольких часов до нескольких недель. Попрощайтесь с телефоном, светом, обогревателем и со всеми электронными приборами и устройствами.

В качестве основы самоделки был выбран теплогенератор, который использует тепло для производства электроэнергии. Кроме самого зарядного устройства вы получаете:

  • Обогреватель;
  • Возможность приготовить пищу;
  • Освещение.

Альтернативным источником электроэнергии может быть солнце. Но солнечные панели всё ещё довольно дорогие, несмотря на то, что цены значительно снизились в последние годы. Кроме того, солнце светить не всё время. Что делать, если вы захотите подзарядить батарею после наступления темноты или когда небо затянуто тучами?

Динамо-машинка – это здорово, но для многих людей будет трудно всё время крутить рукоятку во время зарядки аккумуляторов.

Ветровой генератор – ветер дует не всегда и не везде. 😉

Шаг 2: Введение/материалы

Для изготовления поделки необходимо  использовать минимальный набор электронных компонентов ведь цель проекта – изготовление генератора в кратчайшие сроки в отсутствии доступа к благам цивилизации.

Ключевым компонентом всего проекта был модуль Пельтье. Этот небольшой 40×40 мм белый керамический квадрат творит волшебство. 🙂

Модуль напоминает структуру бутерброда: керамическая пластина, тонкая металлическая плёнка, полупроводник, тонкая металлическая плёнка, керамическая пластина. К двум проводам, которые выступают из модуля, подводится постоянное напряжение. В результате чего одна сторона становится более прохладной, а другая теплее, создавая при этом разность температур.

Однако если приложить разность температур к сторонам модуля то получим обратный результат, который известен, как эффект Зеебека. Этот принцип мы и будем использовать для получения электроэнергии.

Список деталей, которые необходимы для того, чтобы построить проект:

  • Элемент Пельтье;

  • Пружинные клеммы;

Your ads will be inserted here by

Easy AdSense Pro.

Please go to the plugin admin page to paste your ad code.

  • Батарейные блоки;
  • Аккумуляторы;
  • Большой радиатор охлаждения;
  • Медный провод;
  • Маленький пластиковый корпус;
  • Другие дополнительные материалы.

Шаг 3: Изготовление

Необходимо собрать цепь. При желании, вы можете создавать прототип схемы на макетной плате, прежде чем окончательно спаять все компоненты.

Чтобы прикрепить модуль к радиатору вырежем 25 мм отверстие в крышке банки. Затем отцентрируем его над отверстием и зажмём между радиатором и крышкой. Воспользуемся винтами и проволокой для надёжного крепления частей вместе. Оденем на провода термоусадку, чтобы оградить их от температурного воздействия. Для удобной переноски закрепим пружинные зажимы на коробке. После припаяем соответствующие провода и компоненты. Приклеим этикетки к пружинным клеммам в качестве инструкции  по подключению.

Модуль Пельтье вырабатывает электричество за счёт разности температур. Радиатор рассеивает тепло за счёт увеличения площади поверхности.

Далее, ток проходит диод Шоттки. Если диода не будет, то батарея будет отдавать всю накопленную энергию на модуль Пельтье.

Шаг 4: Воспользуемся печкой

Чтобы начать пользоваться самоделкой подключим красный провод к пружинному зажиму входного напряжения (отмеченного VIN), а чёрный провод в первый терминал (GND). Вставьте положительный провод аккумулятора в терминал напряжение (VOUT), а отрицательный провод в другую клемму заземления. Очень важно отметить полярность при подключении проводов. Поместите элемент Пельтье и радиатор над источником тепла крышкой вниз. Чтобы убедиться, что устройство работает правильно, перед зарядкой проверьте напряжение аккумуляторной батареи. Через некоторое время снова повторите измерения.

В качестве источника тепла используем печку, которая сделана своими руками. Она напоминает контейнер с вырезанным отверстием для подачи воздуха.

После испытаний были получены различные показания.

  • Источник тепла: печка с прямым пламенем.
  • Нагрузка: 1.2 вольт «D-образной» аккумуляторной батареи.
  • Температура воздуха (это влияет на перепад температур): — 10 градусов Цельсия.
  • Производительность: 2,2-3,2 В;
  • Сила тока: 350-400 мА;
  • Вт: 0.77-1.28 Вт.

Спасибо за внимание.

(A-z Source)

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!


About alexlevchenko

Ценю в людях честность и открытость. Люблю мастерить разные самоделки. Нравится переводить статьи, ведь кроме того, что узнаешь что-то новое — ещё и даришь другим возможность окунуться в мир самоделок.

Самодельный термогенератор с нагревом с помощью пара

Этим вопросом я задался, когда готовился пойти в поход на байдарках на две недели. Электроэнергия требовалась, прежде всего, для восполнения заряда аккумуляторов в фотоаппаратах, а также аккумуляторов в фонарях.

Дамы и Господа, знакома ли Вам такая замечательная вещь, как термоэлектрические модули Пельтье? Это достаточно распространенные в наше время устройства, широко используемые любителями компьютерного «разгона» для экстремального охлаждения деталей своих компьютеров.

Суть идеи заключается в том, что это по форме плоский полупроводниковый прибор, имеющий два провода «+» и «-«, а также две поверхности – «горячую» и «холодную». Если пропускать через него постоянный ток, то «холодная» сторона будет охлаждаться, а «горячая» нагреваться – прибор работает как тепловой насос. По паспорту, разность температур может достигать 60 градусов. Это значит, что например, если «горячую» сторону охлаждать до температуры 20 градусов (комнатная температура), то «холодная» сторона остынет до минус 40 градусов. Если поменять местами «+» и «-«, «горячая» и «холодная» стороны также меняются местами и тепловой поток меняет направление.

Но оказывается, у этих модулей имеется еще одна интересная особенность: если приложить к ним разность температур, то они начинают давать электрический ток! Именно на этом эффекте и предполагалось создать портативный источник электроэнергии для похода.

Так как в походе обязательно есть костер и кипящая вода, предполагалось в качестве «горячего» источника тепла использовать пар, а в качестве «холодного» – холодную воду.

Итак, пар по трубкам (в одну входит, из другой выходит)

попадает в специальный теплообменник, изготовленный из алюминиевой пластины толщиной 10мм

Все отверстия в этом теплообменнике соединяются только одним каналом, а в сборе с трубками, которые ввернуты и вклеены в него с помощью эпоксидного компаунда, это выглядит так:

Теплообменник имеет размеры в точности по размеру модулей Пельтье. Модули прижимаются к теплообменнику с двух сторон четырьмя винтами (изначально винтов предполагалось восемь, но в результате моей недальновидности и конструкторской бездарности двум из них помешали паровые трубки, а другие два с противоположной стороны решено было не устанавливать, чтобы избежать перекоса),

поэтому отверстия в теплообменнике и канальцы между ними образуют систему сообщающихся паровых камер. Войдя в одну трубку, пар проходит по единственно возможному пути последовательно через каждую паровую камеру, образованную объемами отверстий в теплообменнике, и выходит через вторую трубку. Тепло от пара передается модулю при непосредственном контакте с его поверхностью (на площади, равной суммарной площади отверстий в теплообменнике) и через материал теплообменника.

Для прижатия модулей Пельтье к теплообменнику и для отвода тепла к «холодному» источнику тепла используются алюминиевые пластины толщиной 5мм

Для предотвращения попадания охлаждающей воды внутрь модулей Пельтье, вся сборка герметизирована полупрозрачным силиконовым затекающим герметиком

Теперь осталось только пустить пар по трубкам, а саму сборку опустить в емкость с холодной водой. Однако, в результате экспериментов на кухонной плите выяснилось, что напряжения, которое выдает эта система, недостаточно для полноценного заряда аккумуляторов. «Холодная» вода в охлаждающей емкости быстро нагревается, разница температур уменьшается и напряжение еще более снижается. Кроме того, для полноценной зарядки аккумуляторов требуется достаточно продолжительное время, исчисляемое часами (от слова «час», а не «часы»), как показала практика, в походных условиях при дождливой погоде не всегда удается развести хороший огонь и вскипятить воду, не говоря уже о паропроизводстве в течение нескольких часов.

Поэтому данная система так и осталась не задействована, а вместо нее была собрана другая – на солнечных батареях. В ее состав входит сборка солнечных элементов, которую можно свернуть в «трубочку»

и блок-стабилизатор для обеспечения необходимого напряжения для заряда Li-ION аккумулятора

Как затем показала практика эксплуатации – это решение вполне пригодно для исполнения своих функций.

Термогенератор Пельтье своими руками — Живой Журнал — ЖЖ

В продолжение темы о самодельных девайсах. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html
На этот раз речь пойдёт о темрогенераторе на элементах Пельтье.

термо-генератор4

Элементы Пельтье это такие небольшие (обычно 4х4 см.) штуковины, состоящие из керамических пластин и биметалла между ними, посредством которого при нагревании одной стороны и охлаждении другой – вырабатывается электрический ток. Или наоборот, подавая ток, нагреваем одну сторону и охлаждаем другую. Данное свойство элементов Пельтье используют при изготовлении переносных холодильников, но меня в первую очередь больше интересует генераторная способность этих устройств.

Действительно, очень удобно. Нагреваешь одну сторону элемента, охлаждаешь другую – и получаешь достаточный ток и напряжение для зарядки, например, сотового или прочих электронных девайсов. А у меня вообще с электричеством напряг, часто не бывает, так что такая штука мне жизненно необходима. Нет, конечно, частично, проблему нехватки электричества могут решить солнечные батареи. Это, на данном этапе, я вообще считаю один из лучших источников альтернативной энергетики. Поэтому у меня есть и солнечная батарея (о которой расскажу позже), небольшой, но достаточной для меня мощности. Выдаёт она где-то 1 – 1,5 ампера при напряжении от 5 до 15 вольт.

Но солнце есть не всегда, поэтому термогенератор оказался нужнее. Да и вне цивилизации он необходим, а также выживальщики, я думаю, такими вещами интересуются.

Для создания термогенератора подойдут не всякие элементы Пельтье, а лишь те, которые держат температуру 300-400 градусов. Конечно, можно изготовить генератор и из обычных элементов, тех, что применяют в холодильниках, но лишь в порядке эксперимента. Ибо, чуть только перегреете – и элемент выйдет из строя. Приобрести высокотемпературные элементы можно у американцев или у китайцев. (Небольшое отступление про китайцев: читая мой блог, может сложиться неверное представлениея, что я плохо отношусь к Китаю или китайцам. Совсем наоборот, Китаем я восхищаюсь, что не мешает мне считать, что это самый вероятный наш противник. Опять же, немцы тоже когда-то были нашим врагом, да и французы, да и кто только не был. И что с того? Будет война – будем ненавидеть, но пока мир – мы друзья. Тем более, что всё в конце концов закончится, как ранее в случае с другими нациями. И таки станут, после всех войн, русские и китайцы – братьями навек. Аминь.)
Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

термо-генератор3

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

маслянная горелка

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

источник http://www.youtube.com/watch?v=onVj37r0F_4

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

термо-генератор_пельтье

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

регулятор высоты горелки

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

пельтье

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

пельтье2

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

пельтье3

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

пельтье4

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

преобразователь напряжения3

Про этот преобразователь я уже писал. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

преобразователь напряжения4

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

термо-генератор2

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.

термо-генератор

Как сделать своими руками генератор из термоэлектрического элемента Пельтье

Термоэлектрический генератор своими рукамиЭлемент Пельтье стал известен миру давно. Еще в 18 веке французский часовщик Жан-Шарль Пельтье совсем случайно для самого себя открыл новый эффект на границе двух металлов: висмута и сурьмы. Он заключался в резком изменении температуры помещенной между контактами капли воды, которая при подведении тока превратилась в лед. Это свойство стало новым для часовщика, потому что до того момента еще ни один ученый мира не излагал в своих материалах подобной информации.

Эффект хоть и был интересен, но не нашел практического применения в то время, что было связано с небольшим количеством электронной техники, которой требовалось бы интенсивное охлаждение. Спустя 2 столетия об открытии ученого вспомнили, потому что возникла острая необходимость изготовить устройство, которое могло бы обеспечить качественное охлаждение кристалла греющегося микропроцессора.

В результате многочисленных исследований в этой области и огромного количества практических опытов ученые выяснили, что термоэлектрическая пара может вырабатывать достаточное количество холода для нормальной работы практически любого микропроцессора. А благодаря небольшим размерам их научились встраивать в корпуса микросхем, обеспечивая, таким образом, собственный внутренний генератор холода.

Открытие Жан-Шарля Пельте стало огромным толчком для целой отрасли по производству мобильных холодильных установок. Сегодня свойство термоэлектрического элемента используется в следующей технике:

  • переносные холодильники;
  • автомобильные кондиционеры;
  • портативные охладители;
  • фотоаппараты, телескопы и многое другое.

Активно используют для охлаждения микропроцессоров и прочих элементов электронной техники. Кроме прямого эффекта охлаждения, элемент Пельтье многие стали использовать в качестве генератора. Примером чего может стать фонарик на 3 элементах.

Знают немногие, что для осуществления радиосвязи с командованием солдаты ставили на огонь специальный котелок и заваривали чай, готовили кашу и прочие бытовые вещи, а в это время осуществляли передачу необходимой информации по переносной радиостанции.

Как изготовить элемент Пельтье своими руками?

Как самому изготовить пельтьеМногих интересует вопрос, что такое Пельтье элемент своими руками, как сделать его в домашних условиях? Для этого потребуется высокоточное дозированное добавление разных веществ и материалов. Изготовить в домашних условиях подобное устройство невозможно, потому что требуется иметь технологии и обладать необходимыми методами обработки металлов. Также требуются особо чистые материалы в таких же лабораториях, чего в домашних условиях добиться невозможно. Поэтому на вопрос, как сделать термоэлектрический модуль Пельтье, можно ответить однозначно. Никак. Но для построения эффективной системы охлаждения вполне достаточно имеющихся навыков.

Изготовление элемента Пельтье из диодов

Существует мнение о том, что можно сделать термоэлектрический модуль на диодах. Дело в том, что каждая пара разнородных полупроводников – это два материала с p и n -проводимостями. А диод как раз таковым и является. Чтобы выявить изменение проводимости при нагреве, необходимо выбирать определенные элементы. Но для получения низкой температуры на поверхности устройства никакие диоды не помогут. При подаче большого тока можно добиться лишь разогрева.

Радиолюбители используют в качестве датчика температуры диоды малой мощности в стеклянном корпусе. При подключении их в обратном направлении и разогреве переход начинает открываться и пропускать ток в обратном направлении. Но при этом вырабатывать электричество он не будет.

Как устроен элемент Пельте?

Устройство генератора пельтье своими рукамиТермоэлектрический модуль Пельтье в упрощенном виде представляет собой пару пластин из разных металлов, которыми могут быть висмут, сурьма, теллур или селен. Между ними расположена пара полупроводников с разной проводимостью n и p -типа. Все образованные разными металлами термоэлектрические пары соединены последовательно в единую цепь. В результате образуется своего рода матрица из большого количества отдельных термопар, расположенных между двумя керамическими пластинами.

Образованный термопарами термоэлектрический модуль изготовлен в едином корпусе небольших размеров. При их последовательном или параллельном соединении можно добиться усиления эффекта охлаждения или выработки электрической энергии. В режиме охладителя положительный вывод матрицы подключается к первой паре с проводником n -типа, отрицательный контакт подведен к проводникам p -типа. В качестве внешних обкладок используется специальная керамика, изготовленная на основе оксида и нитрида алюминия. Это обеспечивает наилучшие показатели теплоотдачи на обеих сторон как при высоких, так и при низких температурах.

Число термопар в модуле ничем не ограничено и может быть до нескольких сотен. Чем их больше, тем лучше ощущается эффект охлаждения. Для повышения эффективности работы элемента Пельтье к его холодной стороне крепится радиатор с наибольшей площадью теплоотдачи. Разница в температуре между обкладками должна составлять не менее двух десятков градусов.

При подаче напряжения на обкладки одна из сторон становится горячей, а другая холодной. При смене полярности питающего напряжения температура пластин меняется местами.

Учитывая сложность и технологичность, сделать своими руками термоэлектрический элемент не представляется возможным. Но все же встречаются умельцы, которые предлагают свои разработки. Эффект наблюдается, но для повышения КПД без специальной исследовательской лаборатории получить невозможно. Даже можно найти видео по этой теме с пошаговым руководством.

Особенности элемента Пельтье

К особенностям элемента на основе биметаллических пар следует отнести:

  • Элемент пельтьеКомпактность. По сравнению с термоэлектрическим эффектом, которым обладает устройство, элемент Пельтье имеет незначительные габариты, но при этом позволяет на десятки градусов понизить температуру микропроцессора, что существенно упрощает системы охлаждения.
  • Не требует использования вентиляторов. Благодаря отсутствию движущихся и вращающихся компонентов все устройство не создает лишнего шума и помех, которые могут сильно повлиять на работу компонентов.
  • Благодаря каскадному соединению нескольких термоэлементов можно добиться повышенной эффективности охлаждения процессора с минимальными затратами.
  • Кроме охладителя, элемент Пельтье можно также использовать в качестве устройства экстренного нагрева, если поменять полярность на обкладках.

Формульное отображение

Эффект Пельтье заключается в протекании тока через контакт двух металлов с разной проводимостью. В результате выделяется тепло или холод, что зависит от направления протекания тока.

В формульном выражении эффект Пельтье можно изобразить:

Q п=П12 j , где П12 – это коэффициент Пельтье. Показатель зависит от типа используемого металла, его термоэлектрических свойств.

Кроме преимуществ, в устройстве можно выделить и некоторые недостатки, к которым следует отнести:

Невысокий КПД. Для того чтобы получить значительный перепад температур, необходимо к обкладкам подводить достаточно большой ток.

Для эффективного отвода тепловой энергии необходимо предусматривать радиатор.

Генераторный режим элемента Пельтье

Как сделать элемент пельтьеОткрытие Жака-Шарля Пельтье буквально перевернуло мир, так как устройство может использоваться в качестве универсального генератора тепла и холода. Кроме этих функций, был отмечен еще один немаловажный эффект – генераторный режим. Если теплую сторону устройства нагревать, а холодную охлаждать, то на выводах возникает разница потенциалов, и при замыкании цепи начинает течь ток.

Генератор на основе элемента Пельтье можно сделать своими руками и для этого не потребуется особых навыков. Но стоит понимать, что используемый китайскими разработчиками материал не обладает идеальными характеристиками, позволяющими получать максимум энергии. Доступных термоэлектрических модулей в продаже хватит для:

  • зарядки мобильных устройств;
  • питания светодиодного освещения;
  • изготовления автономного радиоприемника и прочих целей.

По этой теме можно найти массу видео с подробным описанием всех этапов. Поэтому если вы хотите сделать термоэлектрический модуль для получения энергии, то это вполне реально.

Первым делом необходимо заказать необходимое количество элементов Пельтье с учетом их характеристик. Устройство с мощностью 10 Вт на том же e — Bay стоит 15$. И этого вполне достаточно будет для зарядки смартфонов. Далее, необходимо обеспечить эффективное теплоотведение. Для этих целей можно сконструировать систему жидкостного охлаждения с естественной циркуляцией. А горячую сторону нагревать любым источником тепла, в том числе открытым огнем. В результате любой радиолюбитель может сделать сам великолепный термоэлектрический генератор, который можно взять с собой в поход, на рыбалку или дачу.

Один стандартный элемент-ячейка вырабатывает 5 В и 1 Вт мощности, чего вполне достаточно для небольшого освещения. Например, для изготовления фонарика с подогревом от тепла рук. В продаже имеются и готовые элементы с выходным напряжением до 12 В.

Переносная термоэлектрическая печка с генераторным режимом

Сегодня можно найти массу способов, как сделать своими руками достаточно эффективный термоэлектрический генератор на основе элемента Пельтье. Как один из них – портативная печка с топкой из старого компьютерного блока питания. К одной из сторон корпуса прикрепляется сам термоэлектрический элемент Пельтье через термопасту с радиатором внушительных размеров. Такая установка позволит получить тепло в любом удобном месте, приготовить пищу и зарядить телефон.

Сборка термогенератора своими руками для получения электричества: особенности процесса

Термоэлектрический котелок генератор партизанский котелокВ современном мире большое количество бытовой техники и других устройств работает от электроэнергии. При этом, находясь в путешествии, приходится возить с собой химические источники тока, способные вырабатывать электроэнергию. Но также можно изготовить термогенератор своими руками. Для этого потребуются некоторые материалы, приспособления и определенные знания.

Разновидности устройств

В цепи разнородных проводников при переменной температуре может возникать термо-ЭДС в местах контакта. На основании этого был разработан и создан так называемый модуль «Пельтье». Он представляет собой 2 пластины из керамики, между которыми установлен биметалл. При поступлении электрического тока одна из пластин постепенно начинает нагреваться, а другая одновременно охлаждается. Эта способность позволяет делать из таких элементов холодильники.

Но можно наблюдать и обратный процесс, когда в местах контакта будет поддерживаться перепад температур. В этом случае пластины начнут вырабатывать электрический ток. Такой модуль можно использовать для получения небольшого количества электрической энергии.

Работа модуля

Термоэлектрический генератор для зарядки гаджетовТермогенераторы электричества работают по определенному принципу. Так, в зависимости от направления тока, в контакте разнопроводных проводников наблюдается поглощение или выделение тепла. Это зависит от направления электричества. При этом плотность тока является одинаковой, а энергии — различной.

Разогревание кристаллической решетки наблюдается, если вытекающая энергия меньше той, что входит в контакт. При перемене направленности тока происходит обратный процесс. Энергия в кристаллической решетке снижается, поэтому происходит охлаждение устройства.

Наибольшей популярностью пользуется термоэлектрический модуль, состоящий из проводников типов р и n, которые между собой соединены через медные аналоги. В каждом из элементов существует по 4 перехода, которые охлаждаются и нагреваются. Из-за температурного перепада возможно создание термоэлектрогенератора.

Достоинства и недостатки

Независимо от того, куплен он или изготовлен своими руками, термоэлектрогенератор имеет ряд достоинств. Так, к наиболее весомым из них относятся:

  1. Малогабаритные размеры.
  2. Возможность работы как нагревательных, так и в охладительных приборах.
  3. При смене полярности наблюдается обратимость процесса.
  4. Отсутствие подвижных элементов, которые изнашиваются достаточно быстро.

Несмотря на имеющиеся существенные преимущества, такое устройство имеет некоторые недостатки:

  1. Незначительный КПД (всего 2−3%).
  2. Необходимость создания источника, отвечающего за температурный перепад.
  3. Существенное потребление энергии.
  4. Большая себестоимость.

Исходя из вышеперечисленных отрицательных и положительных качеств, можно сказать о том, что такое устройство целесообразно применять в случае необходимости подзарядки мобильного телефона, планшетного компьютера или зажигания светодиодной лампочки.

Изготовление своими руками

Можно изготовить термоэлектрический генератор своими руками. Для этой цели потребуются некоторые элементы:

  • Как самим сделать термогенераторМодуль, способный выдерживать нагрев до 300−400 °C.
  • Повышающий преобразователь, цель которого заключается в приеме беспрерывного напряжения 5 В.
  • Нагреватель в виде костра, свечки или какой-либо миниатюрной печи.
  • Охладитель. Вода или снег — наиболее популярные подручные варианты.
  • Соединительные элементы. Для этой цели можно использовать кружки или кастрюли разного размера.

Провода, проходящие между преобразователем и модулем, необходимо изолировать термостойким составом или обычным герметиком. Собирать устройство необходимо в такой последовательности:

  1. От блока питания оставить только корпус.
  2. Холодной стороной к радиатору нужно приклеить модуль «Пельтье».
  3. Предварительно зачистив и отполировав поверхность, нужно приклеить элемент другой стороной.
  4. От входа преобразователя напряжения необходимо припаять провода к выходам пластины.

Изготовление термогенератора своими рукамиПри этом термогенератор для корректной работы должен быть наделен такими характеристиками: выходное напряжение — 5 вольт, тип выхода для подключения устройства — USB (или любой другой в зависимости от предпочтений), минимальная мощность нагрузки должна составлять 0,5 А. При этом можно использовать любой вид топлива.

Проверить механизм достаточно просто. Внутрь можно положить несколько сухих и тонких веточек. Поджечь их, а через несколько минут подключить какое-либо устройство, например, телефон для подзарядки. Собрать термогенератор несложно. Если все сделать правильно, то он прослужит не один год в поездках и походах.

Методы расчета производительности термоэлектрического генератора

4.1. Модель ячейки ТЭГ

Рис. 7.

Геометрия ячейки ТЭГ в ANSYS и ее сетка.

При программном моделировании характеристики ТЭГ могут быть достигнуты как в тепловом, так и в электрическом аспектах. Но это непросто познать и понять влияние термоэлектрических эффектов по сравнению с вышеуказанной физической моделью. В этой части модель ячейки ТЭГ настраивается ANSYS, а методы геометрии и построения сетки показаны на рисунке 7.Толщина и площадь поперечного сечения термоэлементов составляют 1,6 мм и 1,4 мм × 1,4 мм соответственно. Остальные геометрические параметры показаны на рисунке 7. Термоэлектрический модуль состоит в основном из p-n термоэлементов, токопроводящих медных лент и керамических подложек для теплопроводности и электрической изоляции. В ANSYS термоэлементы и медная перемычка связаны элементом SOLID226. Этот тип элемента содержит 20 узлов с напряжением и температурой в качестве степеней свободы. Он может моделировать трехмерное поле термоэлектрической связи.Элемент SOLID90 используется для создания сетки керамической подложки. Он имеет 20 узлов с температурой в качестве степени свободы. Сопротивление нагрузки моделируется элементом CIRCU124.

Контактные свойства соединения ножка-ремень реализуются с помощью пар элементов CONTACT174 / TARGET170. Подробные формулировки конечных элементов в ANSYS представлены в [4], а диапазон контактной теплопроводности и электросопротивления поясняется в [11].

4.2. Коды APDL для моделирования ТЭГ

ANSYS Parametric Design Language (APDL) широко используется для программного моделирования.Следующие ниже коды APDL учитывают температурные изменения свойств материалов, тепловой контакт и тепловое излучение (хотя его влияние очень слабое). В соответствии с практическими требованиями читатели могут использовать код более кратко, не обращая внимания на некоторые физические эффекты. Единицей измерения длины является метр, а единицей измерения температуры — Цельсия.

! определение размеров ячейки ТЭГ

ln = 1.6e-3! Толщина термоэлемента n-типа

lp = 1.6e-3! Толщина термоэлемента p-типа

wn = 1.4e-3! Ширина термоэлемента p-типа

wp = 1.4e-3! Ширина термоэлемента p-типа

d = 1.0e-3! Расстояние между термоэлементами

hs = 0,2e-3! толщина медной ленты

hc = 1e-3! Толщина подложки

! определение нескольких физических параметров

rsvx = 1.8e-8! Удельное электрическое сопротивление меди

kx = 200! теплопроводность меди

kxs = 24! теплопроводность подложки

T1 = 250! температура теплогенератора

T0 = 30! температура радиатора

Toffst = 273! смещение температуры

! определение выходных параметров ТЭГ и нагрузки

* dim, P0, array, 1! определение P0 как выходную мощность

* dim, R0, array, 1! определение R0 как нагрузки

* dim, Qh, array, 1! определяя Qh как тепловой поток в ячейку ТЭГ

* dim, I, array, 1! определяя I как текущий

* dim, enta, array, 1! определение enta как энергоэффективности

* vfill, R0 (1), ramp, 0.025! установка нагрузки (Ом)

! предварительная обработка перед расчетом, определение типа элемента, построение структуры и создание сетки

/ PREP7

toffst, Toffst! смещение заданной температуры

et, 1,226,110! 20-узловой термоэлектрический кирпичный элемент

et, 2, shell57! Элемент shell57 для моделирования излучения

et, 3, conta174! Элемент conta174 для имитации контакта

et, 4, targe170! Элемент target170 для имитации контакта

keyopt, 3,1,4! принимая температуру и напряжение как степень свободы

keyopt, 3,9,0

keyopt, 3,10,1

keyopt, 4,2,0

keyopt, 4, 3,0

! Температурные данные

mptemp, 1,25,50,75,100,125,150

mptemp, 7,175,200,225,250,275,300

mptemp, 13,325,350

! Коэффициент Зеебека материала n-типа (V · K − 1)

mpdata, sbkx, 1,1, -160e-6, -168e-6, -174e-6, -180e-6, -184e- 6, -187e-6

mpdata, sbkx, 1,7, -189e-6, -190e-6, -189e-6, -186.5e-6, -183e-6, -177e-6

mpdata, sbkx, 1,13, -169e-6, -160e-6

! удельное электрическое сопротивление материала n-типа (Ом * м)

mpdata, rsvx, 1,1,1.03e-5,1.06e-5,1.1e-5,1.15e-5,1.2e-5, 1.28e-5

mpdata, rsvx, 1,7,1.37e-5,1.49e-5,1.59e-5,1.67e-5,1.74e-5,1.78e-5

mpdata , rsvx, 1,13,1.8e-5,1.78e-5

! теплопроводность материала n-типа (м * К − 1)

mpdata, kxx, 1,1,1.183,1.22,1.245,1.265,1.265,1.25

mpdata, kxx, 1,7,1.22,1.19,1.16,1.14,1.115,1.09

mpdata, kxx, 1,13,1.06,1.03

! Коэффициент Зеебека материала p-типа (V · K − 1)

mpdata, sbkx, 2,1,200e-6,202e-6,208e-6,214e-6,220e-6,223e-6

mpdata, sbkx, 2,7,218e-6,200e-6,180e-6,156e-6,140e-6,120e-6

mpdata, sbkx, 2,13,101e-6,90e-6

! Удельное электрическое сопротивление материала p-типа (Ом * м)

mpdata, rsvx, 2,1,1.0e-5,1.08e-5,1.18e-5,1.35e-5,1.51e-5,1.7e-5

mpdata, rsvx, 2,7,1.85e-5,1.98e-5, 2.07e-5,2.143e-5,2.15e-5,2.1e-5

mpdata, rsvx, 2,13,2.05e-5,2.0e-5

! теплопроводность материала p-типа (м * K − 1)

mpdata, kxx, 2,1,1.08,1.135,1.2,1.25,1.257,1.22

mpdata, kxx, 2,7, 1.116,1.135,1.13,1.09,1.12,1.25

mpdata, kxx, 2,13,1.5,2.025

! свойство материала для медной ленты

mp, rsvx, 3, rsvx

mp, kxx, 3, kx

! свойство материала для подложки

mp, kxx, 4, kxs

! свойство излучения для материалов p-n

mp, emis, 5

! коэффициент контактного трения

mp, mu, 6,0

! построить структуру ячейки ТЭГ

block, d / 2, wn + d / 2, -ln, 0,, ​​t

block, — (wp + d / 2), — d / 2, -lp , 0« t

блок, d / 2, wn + d / 2« hs« t

блок, — (wp + d / 2), — d / 2« hs« t

блок, -d / 2, d / 2,, hs ,, t

блок, — (wp + d / 2), — d / 2, -lp, — (lp + hs) ,, t

блок, d / 2, wn + d / 2, -ln, — (ln + hs) ,, t

блок, — (wp + d / 2), wn + d / 2, hs, hs + hc ,, t

блок, — (wp + d / 2), wn + d / 2, — (lp + hs), — (lp + hs + hc) ,, t

! приклейте медную ленту и подложку

vsel, s, loc, y, 0, hs

vsel, a, loc, y, hs, hc + hs

vglue, все

allsel

vsel, s, loc, y, -lp-hs, -lp

vsel, a, loc, y, -lp-hs-hc, -lp-hs

vglue, все

allsel

! сетка структуры ячейки ТЭГ

numcmp, все

mshape, 0,3d

mshkey, 1

type, 1

mat, 3

lsel, s, loc, x, -d / 2, d / 2

lsel, r, loc, y, 0

lsel, r, loc, z, t

lesize, all, d / 3

vsel, s, loc, x, -d / 2, d / 2

vsel, r, loc, y, 0, hs

vsweep, все

allsel

esize, ww / 3

type, 1

mat, 3

vsel, s, loc, y, 0, hs

vsel, u, loc, x, -d / 2 , d / 2

vsweep, все

vsel, s, loc, y, -lp-hs, -lp

vsweep, все

тип, 1

мат, 1

vsel, s, loc, x, d / 2, d / 2 + wn 9001 8

vsel, r, loc, y, -ln, 0

vmesh, all

mat, 2

vsel, s, loc, x, — (wp + d / 2) , -d / 2

vsel, r, loc, y, -lp, 0

vmesh, all

type, 1

mat, 4

vsel, s, loc, y, hs, hs + hc

vsel, a, loc, y, -lp-hs-hc, -lp-hs

vsweep, все

allsel

! определение параметров контакта

r, 5! выбор теплопроводности и удельного сопротивления контакта

RMORE,

rmore ,, 7e5! установка теплопроводности контакта

rmore, 0.67e8,0.5! установка удельного теплового сопротивления контакта

! определяющий контактный слой между p-образным ответвлением и верхней медной лентой

vsel, s, loc, y, 0, hs

asel, s, ext

asel, r, loc, y, 0

nsla, s, 1

nsel, r, loc, x, — (wp + d / 2), — d / 2

тип, 3

mat, 6

real, 5

esurf

allsel

! определение целевого слоя между p-образной опорой и верхней медной лентой

vsel, s, mat« 2

asel, s, ext

asel, r, loc, y, 0

nsla, s, 1

тип, 4

mat, 6

esurf

allsel

! определяющий контактный слой между n-ответвлением и верхней медной лентой

vsel, s, loc, y, 0, hs

asel, s, ext

asel, r, loc, y, 0

nsla, s, 1

nsel, r, loc, x, d / 2, d / 2 + wn

type, 3

mat, 6

real, 5

esurf

allsel

! определение целевого слоя между n-ветвью и верхней медной лентой

vsel, s, mat ,, 1

asel, s, ext

asel, r, loc, y, 0

nsla, s, 1

тип, 4

mat, 6

esurf

allsel

! определяющий контактный слой между p-ответвлением и нижней медной лентой

vsel, s, loc, y, -hs-lp, -lp

vsel, r, loc, x, -wp-d / 2, -d / 2

asel, s, ext

asel, r, loc, y, -lp

nsla, s, 1

тип, 3

мат, 6

реальные, 5

esurf

allsel

! определение целевого слоя между p-образной опорой и нижней медной лентой

vsel, s, mat ,, 2

asel, s, ext

asel, r, loc, y, -lp

nsla, s, 1

type, 4

mat, 6

esurf

allsel

! определяющий контактный слой между n-ветвью и нижней медной лентой

vsel, s, loc, y, -hs-ln, -ln

vsel, r, loc, x, d / 2, d / 2 + wn

asel, s, ext

asel, r, loc, y, -ln

nsla, s, 1

тип, 3

мат, 6

реал, 5

esurf

allsel

! определение целевого слоя между n-ветвью и нижней медной лентой

vsel, s, mat ,, 1

asel, s, ext

asel, r, loc, y, -ln

nsla, s, 1

type, 4

mat, 6

esurf

allsel

! определение элемента оболочки для моделирования излучения, вывод матрицы излучения

! определяющий элемент оболочки для медной ленты

тип, 2

aatt, 3« 2

asel, s, loc, x, — (wp + d / 2), wn + d / 2

asel, r, loc, y, 0, hs

asel, u, loc, y, 0

asel, u, loc, y, hs

amesh, все

allsel

asel, s, loc, x, -d / 2, d / 2

asel, r, loc, y, 0

amesh, all

allsel

aatt, 3« 2

asel, s, loc, x, — (wp + d / 2), wn + d / 2

asel, r, loc, y, -lp-hs , -lp

asel, u, loc, y, -lp

asel, u, loc, y, -lp-hs

amesh, все

allsel

aatt , 4« 2

asel, s, loc, x, -d / 2, d / 2

asel, r, loc, y, -lp-hs

9001 7 амеш, все

! определяющий элемент оболочки для термоэлементов pn

allsel

aatt, 5,, 2

asel, s, loc, x, — (wp + d / 2), wn + d / 2

asel, r, loc, y, -lp, 0

asel, u, loc, y, -lp

asel, u, loc, y, 0

amesh, все

! определение космического узла для моделирования излучения

n, 10000,0,0,3e-3

fini

! методом радиационной матрицы

/ aux12

emis, 3,1! установка коэффициента излучения

emis, 4,1

emis, 5,1

allsel

geom, 0

stef, 5.68e-8! установка постоянной Стефана-Больцмана

vtype, скрыто

пробел, 10000

write, teg, sub! вывод радиационного суперэлемента

fini

/ Prep7

! удаление элементов оболочки и соответствующей сетки

allsel

asel, s, type ,, 2

aclear, al

etdele, 2

allsel

et, 5, матрица 50,1! определяющий элемент матрицы излучения

! определение граничных условий и нагрузки

nsel, s, loc, y, hs + hc! Горячая сторона ячейки ТЭГ

cp, 1, temp, all! связь температурной степени свободы

nh = ndnext (0)! получение главного узла

d, nh, temp, Th! установка температурного ограничения на горячую сторону

nsel, all

nsel, s, loc, y, — (ln + hs + hc)! выбор холодной стороны ТЭГ-ячейки

d, all, temp, Tc! установка ограничения температуры для холодной стороны

nsel, s, loc, y, — (ln + hs), — ln

nsel, r, loc, x, d / 2 + wn

cp, 3, вольт, все! электрическая муфта

nn = ndnext (0)! получение главного узла

d, nn, volt, 0! установка узла заземления

nsel, all

nsel, s, loc, y, — (lp + hs), — lp

nsel, r, loc, x, — (wp + d / 2)

cp, 4, вольт, все! ! электрическая муфта

np = ndnext (0)! получение главного узла

nsel, все

type, 5

allsel

d, 10000, temp, 300! установка температуры космического узла

se, teg, sub! чтение суперэлемента излучения

et, 6, CIRCU124,0! установка элемента резистора нагрузки

fini

/ Prep7

! установка значения нагрузки и свойства

r, 1, R0 (1)

type, 6

real, 1

numcmp, all

e, np, nn

esel, s, type ,, 6

circuit_num = elnext (0)! Получение номера элемента схемы

allsel

fini

! запуск расчета

/ СОЛУ

антитип, статика! тип раствора

цвтол, тепло, 1,1.е-3! установка сходимости для теплового режима

cnvtol, amps, 1,1.e-3! установка значения сходимости для текущего

neqit, 50! шаг итерации вычисления

решить! начало решения

fini

* get, P0 (1), elem, circuit_num, nmisc, 1! получение выходной мощности ячейки ТЭГ

* get, Qh (1), node, nh, rf, heat! получение теплового потока в ячейку ТЭГ

* get, I (1), elem, circuit_num, smisc, 2! получение текущего

* voper, enta, P0, div, Qh! расчет энергоэффективности ячейки ТЭГ

.

Термогенератор от принтера

Thermogenerator from the printer
Целенаправленное сочетание термоэлектрических и металлических материалов позволяет печатать структуры и использовать их в качестве термоэлектрических генераторов. Предоставлено: Fraunhofer IFAM.

Беспроводные сенсорные сети контролируют машины и оборудование на заводах, автомобилях и электростанциях. Они все чаще «собирают» энергию, необходимую для передачи данных измерений из окружающей среды, что делает их самодостаточными.На выставке Electronica 2012 исследователи Fraunhofer представят печатный термогенератор, который в будущем сможет генерировать энергию для датчиков за счет разницы температур.

Компьютер подает сигнал тревоги: двигатель машины угрожает перегреться. Термодатчик, прикрепленный непосредственно к корпусу двигателя, сообщает об угрозе. Информация передается в сервисную службу, которая гарантирует установление причины.Датчики можно использовать на заводах, производителях автомобилей и в других областях повседневной жизни. Они измеряют температуру, влажность и износ. Данные передаются на компьютер по беспроводной связи и считываются. Это позволяет предоставлять информацию о состоянии деталей — например, о том, требуется ли техническое обслуживание или ремонт. Все чаще и чаще используются беспроводные датчики, которые потребляют очень мало энергии, а мощность, необходимая датчику, блок обработки и беспроводной модуль получают энергию непосредственно из окружающей среды, а не «собирают» энергию из батарей. Может генерироваться электрическая энергия. например, от тепла или движения.Исследователи из Института производственных технологий и перспективных материалов им. Фраунгофера IFAM в Бремене представят печатный термогенератор, который можно точно адаптировать к техническим интерфейсам, на выставке Electronica в Мюнхене (13–16 ноября), зал A5, стенд 121.

Мониторинг с энергонезависимыми датчиками

«Беспроводные сенсорные сети облегчают мониторинг компонентов, связанных с безопасностью», — поясняет доктор Фолькер Цёллмер, руководитель функциональных структур, чья работа сосредоточена на теме сбора энергии в Fraunhofer IFAM.Чтобы датчики работали с оптимальной мощностью, они должны быть прикреплены непосредственно к интерфейсу компонента или даже интегрированы в компонент. Питание обычно осуществляется через кабель или аккумулятор. «Однако ограниченная емкость накопителя и срок службы батареи, а также вопрос утилизации являются критическими вопросами для пользователя», — признает Цёлльмер. «По нашему опыту, сменная батарея вносит значительный вклад в разработку приложения и как таковая ограничивает гибкую компоновку».

Чтобы сеть датчиков была полностью пригодна для энергоснабжения за счет сбора энергии, она должна потреблять только низкие уровни энергии.Если датчики в интеллектуальных сетях активны только при отправке и получении данных, энергия требуется только в милливаттах. Термогенераторы могут передавать эти количества, например, преобразовывая окружающее тепло в энергию. Исследователи IFAM используют новые производственные процессы для изготовления таких генераторов на заказ.

Печатные термогенераторы

«Генеративные производственные процессы производят как датчики, так и сенсорные сети, а также необходимые элементы для сбора энергии, такие как термогенераторы: путем прямого нанесения функциональных структур, которые имеют основу чернил или пасты, с использованием струйной, аэрозольной и трафаретной печати. или процессов дозирования, не только электрические печатные платы и сенсорные элементы могут быть присоединены к различным интерфейсам, но также можно создавать конструкции, которые собирают энергию », — объясняет Зёлльмер.Используя целенаправленную комбинацию последовательно применяемых металлических и термоэлектрических материалов, исследователи создают конструкции, которые могут использоваться в качестве термоэлектрических генераторов. Основным преимуществом этого является то, что печатные термогенераторы могут быть адаптированы к техническим поверхностям. Это делает датчики менее уязвимыми к сбоям, поскольку энергоснабжение может быть адаптировано непосредственно к соответствующим требованиям.


Датчик жидкости: электричество из газа и воды.


Предоставлено
Fraunhofer-Gesellschaft

Ссылка :
Термогенератор из принтера (2012, 15 ноября)
получено 4 сентября 2020
с https: // физ.org / news / 2012-11-therm generator-printer.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.