Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Их принцип действия и применяемые материалы
Явление термоэлектричества было открыто в 1823 г. Т.И.Зеебеком и заключается в следующем. Если составить цепь из двух различных проводников (или полупроводников) А и В, соединив их между собой концами (рис. 2-50, а), причем температуру Θ1 одного места соединения сделать отличной от температуры Θ0 другого, то в цепи потечет ток под действием ЭДС, называемой термоэлектродвижущей силой (термо-ЭДС) и представляющей собой разность функций температур мест соединения проводников: ЕАВ( Θ1,Θ0 ) = f (Θ1)– f (Θ0). Подобная цепь называется термоэлектрическим преобразователем, или термопарой; проводники, составляющие термопару, – термоэлектродами, а места их соединения–спаями. Термо-ЭДС при небольшом перепаде температур между спаями можно считать пропорциональной разности температур: ЕAB = SAB DΘ. Опыт показывает, что у любой пары однородных проводников, значение термо-ЭДС зависит только от природы проводников и от температуры спаев и не зависит от распределения температуры вдоль проводников. Термоэлектрический контур можно разомкнуть в любом месте и включить в него один или несколько разнородных проводников. Если все появившиеся при этом места соединений находятся при одинаковой температуре, то не возникает никаких паразитных термо-ЭДС. Можно разомкнуть контур в месте контактирования термоэлектродов А и В и вставить дополнительный проводник С между ними (рис. 2-50, б). Значение термо-ЭДС в этом случае определится формулой: Е = ЕАВ (Θ1) + ЕВС (Θ0) + ЕСА (Θ0) = ЕАВ (Θ1) + ЕВА (Θ0) = ЕАВ (Θ1) – ЕАВ (Θ0), так как если два любых проводника А и В имеют по отношению к третьему С термо-ЭДС ЕАС и ЕВС, то термо-ЭДС термопары АВ = ЕАВ = ЕАС + ЕСВ. Можно разорвать также один из термоэлектродов и вставить дополнительный проводник в место разрыва (рис. 2-50, в). Значение термо-ЭДС в этом случае будет тем же, что и в предыдущем. Действительно, Е = ЕАВ (Θ1) + ЕВС (Θ2) + ЕСВ (Θ2) + ЕВА (Θ0) = ЕАВ (Θ1) – ЕАВ (Θ0) [1]. Таким образом, прибор для измерения термо-ЭДС может быть включен как между свободными концами термопары, так и в разрыв одного из термоэлектродов. Явление термоэлектричества принадлежит к числу обратимых явлений, обратный эффект был открыт в 1834 г. Жаном Пельтье и назван его именем. Если через цепь, состоящую из двух различных проводников или полупроводников, пропустить электрический ток, то теплота выделяется в одном спае и поглощается в другом. Теплота Пельтье связана с силой тока линейной зависимостью в отличие от теплоты Джоуля, и нагревание или охлаждение спая зависит от направления тока через спай.
Во второй половине XIX в. У. Томсоном был открыт эффект, заключающийся в установлении на концах однородного проводника, имеющего температурный градиент, некоторой разности потенциалов и в выделении дополнительной тепловой мощности при прохождении тока по этому проводнику. Однако ЭДС Томсона и дополнительная тепловая мощность настолько малы, что в практических расчетах ими обычно пренебрегают. КПД термоэлектрического генератора зависит от разности температур и свойств материалов и для существующих материалов очень мал (при DΘ = 300°С не превышает h = 13%, а при DΘ = 100 °С h = 5%). КПД термоэлектрического подогревателя или холодильника также очень мал: для холодильника КПД при температурном перепаде 5 °С составляет 9%, а при перепаде 40 °С – только 0,6%. Тепловой баланс охлаждаемого в результате эффекта Пельтье спая определяется уравнением: П12 I – kI 2 R – G' Θ(Θнагр–Θохл) – G Θ(Θокр–Θохл)=0, где П12 I – теплота, поглощаемая в спае за счет эффекта Пельтье; I – ток через спай; П12 – коэффициент Пельтье, зависящий от материалов спая; I 2 R – выделяющаяся в термоэлементе теплота Джоуля, часть которой поступает на холодный спай; G' Θ(Θнагр – Θохл) – тепловой поток, обусловленный разностью температур нагреваемого охлаждаемого спаев; G' Θ – тепловая проводимость термоэлемента; G Θ(Θокр – Θохл) – тепловой поток, возникающий в результате теплообмена между окружающей средой и охлаждаемым спаем. Как видно из приведенного уравнения, температура холодного спая будет уменьшаться при увеличении тока за счет эффекта Пельтье, в то же время с увеличением тока увеличивается теплота Джоуля, и эффект нагревания при больших токах снижает эффект охлаждения. Поэтому минимальная температура холодного спая достигается при некотором оптимальном токе.
В измерительной технике термопары получили широкое распространение для измерения температур. Кроме того, полупроводниковые термоэлементы используются как обратные тепловые преобразователи, преобразующие электрический ток в тепловой поток. При конструировании термопар, естественно, стремятся сочетать термоэлектроды, один из которых развивает с платиной положительную, а другой –отрицательную термо-ЭДС. При этом необходимо учитывать также пригодность того или иного термоэлектрода для применения в заданных условиях измерения (влияние на термоэлектрод среды, температуры и т.д.). Материалы, применяемые в промышленных термопарах, обусловлены ГОСТом 6616–74. Однако используется и ряд специальных термопар, например при измерениях тепловой радиации, для измерений температуры нагревателей в термоанемометрах и вакуумметрах, в термоэлементах термоэлектрических амперметров, вольтметров и ваттметров. Термопары этого типа работают при сравнительно небольших температурах, но для повышения чувствительности преобразователей мощности в температуру должны обладать минимальной теплоемкостью и минимальным коэффициентом теплоотдачи. Поэтому такие термопары выполняются из тонкой проволоки диаметром d» 5 ¸ 10 мкм.
|
||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-22; просмотров: 202; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.200.66 (0.004 с.) |