თერმოელექტრული გენერატორები: რადიოიზოტოპი და სხვა. ენერგიის გენერატორების მუშაობის პრინციპი სამრეწველო მიზნებისთვის. მათი მოწყობილობა

2024 ავტორი: Beatrice Philips | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 05:46

თბოელექტროსადგურები მსოფლიოში აღიარებულია, როგორც ენერგიის გამომუშავების ყველაზე იაფი ვარიანტი. მაგრამ არსებობს ამ მეთოდის ალტერნატივა, რომელიც ეკოლოგიურად სუფთაა - თერმოელექტრული გენერატორები (TEG).

რა არის ეს?

თერმოელექტრული გენერატორი არის მოწყობილობა, რომლის ამოცანაა თერმული ენერგიის ელექტროენერგიად გარდაქმნა თერმული ელემენტების სისტემის გამოყენებით.

ამ კონტექსტში "თერმული" ენერგიის კონცეფცია საკმაოდ სწორად არ არის განმარტებული, რადგან სითბო ნიშნავს მხოლოდ ამ ენერგიის გარდაქმნის მეთოდს.

TEG არის თერმოელექტრული ფენომენი, რომელიც პირველად ასახა გერმანელმა ფიზიკოსმა ტომას სებეკმა მე -19 საუკუნის 20 -იან წლებში . ზიბეკის კვლევის შედეგი განმარტებულია, როგორც ელექტრული წინააღმდეგობა ორი განსხვავებული მასალის წრეში, მაგრამ მთელი პროცესი მიმდინარეობს მხოლოდ ტემპერატურის მიხედვით.

მოწყობილობა და მუშაობის პრინციპი

თერმოელექტრული გენერატორის, ან, როგორც მას ასევე უწოდებენ, სითბოს ტუმბოს მუშაობის პრინციპი ემყარება სითბოს ენერგიის ელექტრო ენერგიად გადაქცევას ნახევარგამტარების თერმული ელემენტების გამოყენებით, რომლებიც დაკავშირებულია პარალელურად ან სერიულად.

კვლევის მსვლელობისას, სრულიად ახალი პელტიეს ეფექტი შეიქმნა გერმანელმა მეცნიერმა , რაც მიუთითებს იმაზე, რომ შედუღების დროს ნახევარგამტარების სრულიად განსხვავებული მასალები შესაძლებელს ხდის ტემპერატურის სხვაობის გამოვლენას მათ გვერდით წერტილებს შორის.

მაგრამ როგორ გესმით როგორ მუშაობს ეს სისტემა? ყველაფერი საკმაოდ მარტივია, ასეთი კონცეფცია ემყარება გარკვეულ ალგორითმს: როდესაც ერთი ელემენტი გაცივდება, ხოლო მეორე თბება, მაშინ ვიღებთ დენის და ძაბვის ენერგიას. მთავარი მახასიათებელი, რაც განასხვავებს ამ კონკრეტულ მეთოდს დანარჩენისგან, არის ის, რომ აქ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა სახის სითბოს წყარო ., მათ შორის ახლახანს გამორთული ღუმელი, ნათურა, ცეცხლი ან თუნდაც ჭიქა მხოლოდ დაღვრილი ჩაით. ისე, გაგრილების ელემენტი ყველაზე ხშირად არის ჰაერი ან ჩვეულებრივი წყალი.

როგორ მუშაობს ეს თერმული გენერატორები? ისინი შედგება სპეციალური თერმული ბატარეებისგან, რომლებიც დამზადებულია გამტარ მასალისაგან და თერმოპოლის შეერთების სხვადასხვა ტემპერატურის სითბოს გადამცვლელებისგან.

ელექტრული წრე სქემა ასე გამოიყურება: ნახევარგამტარების თერმოწყვილები, n და p ტიპის გამტარობის მართკუთხა ფეხები, ცივი და ცხელი შენადნობების დაკავშირებული ფირფიტები, ასევე მაღალი დატვირთვა.

თერმოელექტრული მოდულის დადებით ასპექტებს შორის აღინიშნება აბსოლუტურად ყველა პირობებში გამოყენების შესაძლებლობა .მათ შორის ლაშქრობებში და გარდა ამისა, ტრანსპორტირების სიმარტივე. უფრო მეტიც, მათში არ არის მოძრავი ნაწილები, რომლებიც სწრაფად ცვდება.

ნაკლოვანებები მოიცავს დაბალ ფასს, დაბალ ეფექტურობას (დაახლოებით 2-3%), ასევე სხვა წყაროს მნიშვნელობას, რომელიც უზრუნველყოფს ტემპერატურის რაციონალურ ვარდნას.

უნდა აღინიშნოს, რომ მეცნიერები აქტიურად მუშაობენ ამ გზით ენერგიის მოპოვების ყველა შეცდომის გაუმჯობესებისა და აღმოფხვრის პერსპექტივებზე … ექსპერიმენტები და კვლევები მიმდინარეობს ყველაზე ეფექტური თერმული ბატარეების შესაქმნელად, რაც ხელს შეუწყობს ეფექტურობის გაზრდას.

ამასთან, საკმაოდ რთულია ამ ვარიანტების ოპტიმალურობის დადგენა, რადგან ისინი ემყარება მხოლოდ პრაქტიკულ მაჩვენებლებს, თეორიული საფუძვლის გარეშე.

ყველა ნაკლოვანების გათვალისწინებით, კერძოდ, თერმოპოლის შენადნობების მასალების არაადეკვატურობის გამო, უახლოეს მომავალში გარღვევაზე საუბარი საკმაოდ რთულია.

არსებობს თეორია, რომ ახლანდელ ეტაპზე ფიზიკოსები გამოიყენებენ ტექნოლოგიურად ახალ მეთოდს შენადნობების უფრო ეფექტურით შეცვლისთვის, ცალკე ნანოტექნოლოგიის დანერგვით .უფრო მეტიც, შესაძლებელია არატრადიციული წყაროების გამოყენების ვარიანტი. ასე რომ, კალიფორნიის უნივერსიტეტში ჩატარდა ექსპერიმენტი, სადაც თერმული ბატარეები შეიცვალა სინთეზირებული ხელოვნური მოლეკულით, რომელიც მოქმედებდა როგორც ოქროს მიკროსკოპული ნახევარგამტარების შემკვრელი. ჩატარებული ექსპერიმენტების თანახმად, ცხადი გახდა, რომ მხოლოდ დრო გვიჩვენებს მიმდინარე კვლევის ეფექტურობას.

ჩაწერეთ მიმოხილვა

დამოკიდებულია ელექტროენერგიის გამომუშავების მეთოდებზე, სითბოს წყაროებზე და ყველა თერმოელექტრული გენერატორი რამდენიმე ტიპისაა, რაც დამოკიდებულია სტრუქტურული ელემენტების ტიპებზე.

Საწვავი .სითბო მიიღება საწვავის წვისგან, რომელიც არის ქვანახშირი, ბუნებრივი აირი და ნავთობი, ასევე პიროტექნიკური ჯგუფების (ქვები) წვის შედეგად მიღებული სითბო.

ატომური თერმოელექტრული გენერატორები , რომელშიც წყარო არის ატომური რეაქტორის სითბო (ურანი -233, ურანი -235, პლუტონიუმი -238, თორიუმი), ხშირად აქ თერმული ტუმბო არის გარდაქმნის მეორე და მესამე ეტაპი.

მზის გენერატორები წარმოქმნის სითბოს მზის კომუნიკატორებისგან, რომლებიც ჩვენთვის ცნობილია ყოველდღიურ ცხოვრებაში (სარკეები, ლინზები, სითბოს მილები).

გადამამუშავებელი მცენარეები წარმოქმნიან სითბოს ყველა სახის წყაროდან, რის შედეგადაც გამოიყოფა ნარჩენების სითბო (გამონაბოლქვი და გრიპის აირები და სხვა).

რადიოიზოტოპი სითბო მიიღება იზოტოპების დაშლით და გახლეჩით, ეს პროცესი ხასიათდება თვით გაყოფის უკონტროლობით და შედეგი არის ელემენტების ნახევარგამოყოფის პერიოდი.

გრადიენტური თერმოელექტრული გენერატორები ემყარება ტემპერატურის განსხვავებას გარე ჩარევის გარეშე: გარემოს და ექსპერიმენტის ადგილს შორის (სპეციალურად აღჭურვილი აღჭურვილობა, სამრეწველო მილსადენები და სხვა) საწყისი საწყისი დენის გამოყენებით. მოცემული ტიპის თერმოელექტრული გენერატორი გამოყენებულ იქნა სიუბეკის ეფექტიდან მიღებული ელექტროენერგიის გამოყენებით თერმული ენერგიად გარდაქმნისთვის ჯოულ-ლენცის კანონით.

პროგრამები

დაბალი ეფექტურობის გამო, თერმოელექტრული გენერატორები ფართოდ გამოიყენება სადაც არ არსებობს ენერგიის წყაროების სხვა ვარიანტები, ისევე როგორც პროცესები სითბოს მნიშვნელოვანი დეფიციტით.

ხის ღუმელები ელექტრო გენერატორით

ეს მოწყობილობა ხასიათდება მინანქრის ზედაპირის, ელექტროენერგიის წყაროს, გამათბობელის ჩათვლით. ასეთი მოწყობილობის სიმძლავრე შეიძლება იყოს საკმარისი იმისათვის, რომ დააკისროს მობილური მოწყობილობა ან სხვა მოწყობილობები მანქანებისათვის სიგარეტის სანთებელის ბუდის გამოყენებით . პარამეტრებიდან გამომდინარე, შეიძლება დავასკვნათ, რომ გენერატორს შეუძლია ნორმალური პირობების გარეშე მუშაობა, კერძოდ, გაზის, გათბობის სისტემის და ელექტროენერგიის გარეშე.

სამრეწველო თერმოელექტრული გენერატორები

BioLite– მა წარმოადგინა ლაშქრობის ახალი მოდელი - პორტატული ღუმელი, რომელიც არა მხოლოდ გაათბობს საკვებს, არამედ დატენავს თქვენს მობილურ მოწყობილობას. ეს ყველაფერი შესაძლებელია ამ მოწყობილობაში ჩაშენებული თერმოელექტრული გენერატორის წყალობით.

ეს მოწყობილობა შესანიშნავად მოგემსახურებათ ლაშქრობებზე, თევზაობაზე ან სადმე შორს თანამედროვე ცივილიზაციის ყველა პირობიდან. BioLite გენერატორის მუშაობა ხასიათდება საწვავის წვით, რომელიც თანმიმდევრულად გადადის კედლების გასწვრივ და გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას. შედეგად მიღებული ელექტროენერგია საშუალებას მოგცემთ დატენოთ ტელეფონი ან აანთოთ LED.

რადიოიზოტოპური თერმოელექტრული გენერატორები

მათში ენერგიის წყაროა სითბო, რომელიც წარმოიქმნება მიკროელემენტების დაშლის შედეგად. მათ სჭირდებათ საწვავის მუდმივი მიწოდება, ამიტომ მათ უპირატესობა აქვთ სხვა გენერატორებთან შედარებით .თუმცა, მათი მნიშვნელოვანი მინუსი ის არის, რომ ექსპლუატაციის დროს აუცილებელია უსაფრთხოების წესების დაცვა, ვინაიდან არსებობს გამოსხივება იონიზირებული მასალებიდან.

იმისდა მიუხედავად, რომ ასეთი გენერატორების გაშვება შეიძლება საშიში იყოს, მათ შორის გარემოსდაცვითი მდგომარეობისთვის, მათი გამოყენება საკმაოდ ხშირია. Მაგალითად, მათი განკარგვა შესაძლებელია არა მხოლოდ დედამიწაზე, არამედ სივრცეშიც . ცნობილია, რომ რადიოიზოტოპური გენერატორები გამოიყენება სანავიგაციო სისტემების დასატენად, ყველაზე ხშირად ისეთ ადგილებში, სადაც არ არის საკომუნიკაციო სისტემები.

თერმული კვალი ელემენტები

თერმული ბატარეები მოქმედებენ როგორც გადამყვანები და მათი დიზაინი შედგება ცელსიუსში დაკალიბრებული ელექტრული საზომი ინსტრუმენტებისგან. ასეთ მოწყობილობებში შეცდომა ჩვეულებრივ უტოლდება 0.01 გრადუსს . მაგრამ უნდა აღინიშნოს, რომ ეს მოწყობილობები შექმნილია აბსოლუტური ნულის მინიმალური ხაზის დიაპაზონში 2000 გრადუს ცელსიუსამდე.

თერმული ენერგიის გენერატორებმა ახლახანს მოიპოვეს ფართო პოპულარობა, როდესაც მუშაობენ ძნელად მისადგომ ადგილებში, რომლებიც სრულიად მოკლებულია საკომუნიკაციო სისტემებს. ეს ადგილები მოიცავს სივრცეს, სადაც ეს მოწყობილობები სულ უფრო ხშირად გამოიყენება როგორც ალტერნატიული კვების წყარო კოსმოსურ მანქანებზე.

მეცნიერული და ტექნოლოგიური პროგრესის განვითარებასთან, ასევე ფიზიკაში სიღრმისეულ კვლევასთან დაკავშირებით, თერმოელექტრული გენერატორების გამოყენება ავტომობილებში სითბოს ენერგიის აღსადგენად პოპულარობას იძენს გამონაბოლქვი სისტემებიდან ამოღებული ნივთიერებების დამუშავების მიზნით. მანქანები.