WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA - Я ТУТ НАВЧАЮСЬ

... відкритий, безкоштовний архів рефератів, курсових, дипломних робіт

ГоловнаФізика → Уніфіковані ряди термобатерей - Реферат

Уніфіковані ряди термобатерей - Реферат


Реферат на тему:
Уніфіковані ряди термобатерей
УНІФІКОВАНІ РЯДИ ТЕРМОБАТЕРЕЙ
В останні роки все більш широке застосування находять уніфіковані і стандартизовані ряди термоелектричних батерей (модулів). Такі ряди в загальному випадку можуть містити декілька підрядів модулів, розрахованих на різні струми (l/s). В середині кожного підряду є декілька модулів з різним числом термоелементів. Модулі ряду поодинці або в різних комбінаціях можуть забезпечувати широкий діапазон холодовиробництва в різних умовах роботи. Можлива також побудова на базі модулів ряду каскадних термобатерей.
У даний час найбільш відпрацьованими та вживаними є ряди модулів типу "Селен", "ТБМ", "Мікрон", ТЕМО і ТЕБ.
Термоелектричні модулі "Селен". Основною експлуатаційною особливістю модулів цього типу є відносно великий робочий струм більшості модифікацій ряду. Тому їх використання раціональне перш за все в умовах, коли отримання струмів в декілька ампер не пов'язане з суттєвими труднощами. Модуль С1 великої потужності призначений для використовування в установках охолоджування повітря (газів) і рідин. Модулі С2 і С3 являются батереями середньої потужності і рекомендуються для компонування невеликих кондиціонерів, холодильних камер і охолоджувачів вузлів електронної апаратури. Термобатереї С4 і С5 мають малу потужність і можуть застосовувутися для охолоджування камер невеликої місткості, охолоджувачів елементів радіоапаратури, а також в термостатуючих пристроях. Модуль С6 найменш потужних і використовується в основному для охолоджування малогабаритних об'єктів.
Використовування термобатерей типу "Селен" передбачає механічне притискання модуля через теплопровідні середовища (клей пасти, і т. п.) до об'єктів охолодження і тепловідводів.
Вибір термобатереї спирається на дані оптимального розрахунку. Розрахункові значення фізичних параметрів термобатереї складають: =600 См/см, *=14,5·10-3 Вт/(см·К), =203 мкВ/К *=1,7·10-3*). Якщо питання оптимізації пристрою несуттєві, термобатерею можна вибирати на основі загальних співвідношень розрахунково-графічним методом. Стандартне холодовиробництво батереї "Селен" відповідає =30 К (по спаям) при струмі і температурі гарячого спаю =298 К. Даний режим використовуєтся при есплуатації більшості термоелектричних охолоджувачів. В умовах, відмінних від приведених, перерахунок холодовиробництва здійснюється наступним чином. При =30 К , а при =0 . Холодильний коефіцієнт змінюється від при =30 К до при =0 ( - холодильний коефіцієнт в стандартному режимі).
Рис. 1. Номограма для розрахунку термобатерей "Селен"
*) Параметри знайдені шляхом обробки даних номограммы рис. 1
На рис. 1 приводиться номограма для розрахунку холодовиробництва термобатерей типу Сl. Її можна використовувати також для визначення характеристик модулів С2 - С5. При цьому масштаби змінюються наступним чином: 1 А на номограмі Сl відповідає 0,3 А для модулів С2 і 0,16 А - для модулів С3, С4 і С5; 1 Вт на номограмі Сl відповідає 0,432 Вт для модулів С2, 0,222 Вт - для СЗ, 0,1107 Вт - для С4 і 0,64 Вт - для модулів С5.
Термоелектричні мікромодулі ТБМ. Слабкострумові модулі ТБМ (рис. 2) розроблені як охолоджувачі елементів мікроелектроніки. Найбільш вживані дві модифікації: ТБМ-2м і ТБМ-к, що розрізняються, в першу чергу, властивостями матеріалу, що використовується. Модулі містять по 18 термоелементів. Вірогідність безвідмовної роботы оцінюється в 0,9.
Можливі модифікації вказаних модулів, що складаються з термоелементів різних розмірів і ефективностей і виконані з керамічними або гофрованими теплопереходами. Наприклад, один з різновидів модулів ТБМ-к з керамічними теплопереходами містить сім термоелементів з гілками діаметром 0,9 мм і заввишки 5 мм. Оптимальний пристрій на термобатереях ТБМ-к будується з використанням наступних даних: =210 мкB/K, =1200 См/см, *=19·10-3 Вт/(см·К), *=2,75·10-3 К-1, =0,065 Ом, *=25·10-3 Вт/К.
Рис. 2. Мікробатерея ТБМ
Вибір модулів проводиться за допомогою характеристик навантажень рис. 3 і 4 (для ТБМ) і рис. 5 (для ТБМ-к). Графіки відповідають температурі тепловідводу 300 К. Для вибраних значень струму і перепаду температури по характеристиці навантаження (рис. 5) визначається холодовиробництво одного модуля і необхідна кількість модулів. Залежності і слугують для визначення напруги і споживаної потужності.
Рис. 3. Вольт-амперна характеристика батерей ТБМ при Т=295 К
Мікроохолоджувачі ТЕМО і ТЕБ. Твердотільні електронні мiкроохолоджувачі (ТЕМО) і термоелектричні батереї (ТЕБ) призначені для використання як джерела холоду-тепла при охолодженні і термостабілізації різного роду пристроїв і приладів електронної техніки (елементів РЕА, ІК приймачів, лазерів, інтегральних мікросхем, світлодіодів та ін.). Основна особливість мікроохолоджувачів цього ряду (рис. 6) - модульний принцип побудови на уніфікованих по розмірам термоелементах. Відповідним компонуванням модулів можуть бути побудовані дво-пятикаскадні батереї при їх послідовному з'єднанні. Мікроохолоджувачі зберігають працездатність в діапазоні оточуючих температур -60 ... +600С. Модулі виготовляються без теплового радіатора (ТЕБl-l і ТЕБ4-5 забезпечені мідною пластиною). В якості тепловідводу можуть бути використані конструкційні деталі пристроїв, в котрі встановлюються батереї.
Модулі забезпечені металізованими керамічними теплопереходами і можуть напаюватись на тепловідвід. Об'єкти охолодження також можуть напаюватися або приклеюватися, наприклад, еластичними компаундами і клеєм ВК-2. Неспряжені ділянки поверхні модуля теплоізолюються.
Рис. 4. Теплові характеристики ТБМ: залежність перепаду температур від робочого струму (а) і теплового навантаження (б)
Мал. 5. Характеристики навантажень мікромодуля з 18 термоелементів для холодовиробництва (-) і потужності (---)
Рис. 6. Мікроохолоджувач ТЕМО
Уніфіковані мікрохолодильники "Мікрон". Мікрохолодильники цього типу призначаються для широкого використання при охолоджуванні малогабаритних об'єктів. Основний принцип, встановлений в основу розробки ряду - можливість побудови на базі мікрохолодильників оптимізованих термоелектричних пристроїв. З цією метою число термоелементів в мікрохолодильниках вибрано таким чином, щоб їх комбінації дозволяли реалізувати практично будь-яку кількость термоелементів, отриману розрахунковим шляхом.
Числа термоелементів в базових мікрохолодильниках і їх комбінаціях задовільняють ряду переважних чисел. Реальні фізичні параметри гілок термоелементів в середньому рівні: =200 мкB/K, =1050 См/см, *=16·10-3 Вт/(см·К), *=2,6·10-3 К-1. Максимальний, перепад температури при температурі гарячої сторони мікрохолодильника 300 К становить 65 ... 70 К. Мікрохолодильники обладнані двома теплоперехадами з металізованої кераміки, що дозвдляє припаювати їх до об'єкту і тепловідводу і тим самим уникнути небажаних перепадів температури на теплових контактах.
При агрегатуванні декілька мікрохолодильників припаюютьсядо температуровирівнюючої пластини, утворюючи єдину термобатерею. Ряд містить 4 підряди (діапазони), кожний із яких складається з вказаних конструкцій, але з різними розмірами термоелементів. Це розширює сферу його застосування, оскільки перекривається значний діапазон робочих струмів від 10 до одиниць ампера (і навіть долей ампера в в полегшених режимах). Вибір того або іншого діапазону визначає ется, в першу чергу, можливостями джерела живлення.
Рис. 7. Базові мікрохолодильники ряду "Мікрон" і каскад на їх основі
Мікрохолодильники ряду, очевидно, можуть компонуватися не тільки в однокаскадні, але і багатокаскадні термобатереї (рис. 7), звичайно, відповідно до результатів розрахунку. При цьому, якщо це необхідно, наприклад для каскадної термобатереї мінімальної маси , в окремих каскадах можуть використовуватися мікрохолодильники з різними струмами, тобто з різних діапазонів.
Loading...

 
 

Цікаве