Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ГЕНЕРАТОР ТОКА
ГЕНЕРАТОР ТОКА

ГЕНЕРАТОР ТОКА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в области электроэнергетики, в частности в экологических устройствах, обеспечивающих энергоресурсами коммунально-бытовые объекты, жилые дома, фермерские хозяйства и т.д. Сущность изобретения: термопары генератора образованы двумя электропроводными пластинами, одна из которых покрыта с двух сторон другим электропроводным материалом, и в них выполнено по два отверстия. Каждая пара пластин отделена друг от друга изоляционной пластиной с отверстием, соосным другим отверстиям. Отверстиями в пластинах образованы два канала, которые соединены с теплообменниками, которые заполнены антифризом. Один теплообменник установлен в земле, а другой - на поверхности земли. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2069419
Класс(ы) патента: H01L35/28
Номер заявки: 94007104/25
Дата подачи заявки: 01.03.1993
Дата публикации: 20.11.1996
Заявитель(и): Болотов Роберт Александрович; Черепанова Людмила Ивановна
Автор(ы): Болотов Роберт Александрович; Черепанова Людмила Ивановна
Патентообладатель(и): Болотов Роберт Александрович; Черепанова Людмила Ивановна
Описание изобретения: Изобретение относится к области электроэнергетики, в частности к экологическим устройствам, обеспечивающим энергоресурсами коммунально-бытовые объекты, жилые дома, фермерские хозяйства и т.п.
Известен термоэлектрический генератор (1), в котором электроэнергия образуется за счет сжигания топлива (керосина или газа).
Данное устройство имеет очень низкий КПД преобразования энергии топлива в электрическую энергию.
Также известен термоэлектрический генератор, содержащий герметичную плоскую термобатарею, включающую термоэлементы (термопары) теплопроводы, сильфоны, компенсирующие термические напряжения в термоэлементах, и теплоконтактную изоляцию (2).
Данное устройство принято автором за прототип. Оно имеет ряд существенных недостатков:
недостаточный теплообмен между термоэлементами и теплопроводами, т.к. последние отделены от термоэлементов теплоконтактной изоляцией;
сложную конструкцию элементов, применение сильфонов и теплопроводов;
низкий КПД за счет большого термического сопротивления теплоконтактной изоляции и электросопротивления термоэлементов.
Техническим результатом изобретения является устранение перечисленных недостатков.
Технический результат достигается тем, что генератор тока содержит термопары, образованные двумя электропроводными пластинами (например медными), в которых выполнены два отверстия, причем одна из пластин с обеих сторон покрыта другим электропроводным материалом с высоким значением термоЭДС (например молибденитом MoS2), каждая пара пластин отделена друг от друга изоляционной пластиной, содержащей отверстие, соосное отверстиям в электропроводных пластинах, отверстиями электропроводных и изоляционных пластин образованы два канала, которые соединены с теплообменниками, причем каналы и теплообменники заполнены антифризом (например этиленгликолем). Один теплообменник установлен в земле на глубине 3-10 м, а другой на поверхности земли.
Предлагаемый генератор тока представлен на чертеже. Генератор тока 1 содержит последовательно соединенные термопары, каждая из которых содержит по две медные пластины 2 с двумя отверстиями 3, одна из медных пластин 2 покрыта с двух сторон тонким слоем молибденита 4, термопары изолированы друг от друга изоляционными пластинами 5, содержащими отверстия 6. Собранные в пакет пластины 2 и 5 с соосно расположенными отверстиями 3 и 6, стянуты при помощи двух щек 7 и шпилек 8. Два канала, образованные пластинами 2 и 5 и их отверстиями 3 и 6, соединены фланцами 9. Посредством фланцев 10 и трубопроводов 11 каналы соединены с теплообменниками 12 и 13. Два канала генератора тока 1 и теплообменники 12 и 13 заполнены антифризом, транспортировка которого осуществлена по трубопроводам 11 насосами 14, подключенными к генератору тока 1 с помощью клемм 15 и 16.
Устройство работает следующим образом. Теплообменник 13 устанавливают в земле на глубине 3-10 м, где в течение календарного года температура держится в пределах +5 +7oC, т.е. теплообменник 13 в зимнее время года является источником тепла. Теплообменник 12 устанавливают на поверхности земли, и в зимнее время года он является источником холода. В летнее время года, наоборот, теплообменник 12 источник тепла, а теплообменник 13 источник холода. По одному каналу генератора тока 1 циркулирует горячий антифриз с температурой T1, а по второму каналу циркулирует холодный антифриз с температурой T2, в результате чего одни спаи термопар, образованные пластинами 2, в зимнее время года находятся под воздействием низкой температуры T2, равной -10oC, а другие спаи термопар под воздействием T2, равной +7oC. Под воздействием разности температур в генераторе тока 1 возникает электрическое напряжение, равное:
Uг eN(T1 T2),
где e ЭДС одной термопары, B/oC;
N число последовательно соединенных термопар;
T1 температура источника тепла, oC;
T2 температура источника холода, oC.
Полученную энергию частично используют для работы насосов 14. Насосы 14 подключают через клеммы 15 и 16 к генератору тока 1, и перемещают антифриз по теплообменникам 12 и 13 и каналам, расположенным в спаях термопар 2. Это позволяет интенсивно охлаждать (нагревать) их и тем самым поддерживать максимальную разность температур T1 T2 в генераторе тока 1, что приводит к эффективному снятию электрической энергии с генератора тока и способствует повышению КПД.
Известно, что максимальная электрическая мощность, снимаемая с генератора тока при условии равенства сопротивления нагрузки внутреннему сопротивлению генератора тока, равна:

где Uг напряжение, вырабатываемое генератором тока;
Rг внутреннее сопротивление генератора тока.
В свою очередь, внутреннее сопротивление генератора тока определяется выражением:
,
где ρ1 удельное сопротивление ветвей термопары, ;
ρ2 удельное сопротивление слоя молибденита, образующего в контакте с медной пластиной термопару, ;
N число спаев термопар, образующих генератор тока;
L1 длина ветвей термопары, м;
L2 толщина слоя молибденита, м;
F1 поперечное сечение ветвей термопары (пластин), мм2;
F2 площадь контактной поверхности между медной пластиной и слоем молибденита, мм2.
Для поддержания необходимой разности температур на спаях термопар генератора тока к нему подводят и отводят определенное количество тепла, которое определяется выражением:

где λ1 удельная теплопроводность, Вт/мoC;
N число пластин спаев термопар генератора тока;
L3 расстояние между окнами пластин 2, 5 или между каналами генератора тока, м;
F1 поперечное сечение ветви термопары, мм2;
T1 температура горячих спаев термопары, oC;
T2 температура холодных спаев термопары, oC.
Пренебрегая теплом, которое выделяется в спаях термопар за счет эффекта Пельтье и Джоулева тепла, выделяющегося в ветвях термопар при протекании тока по ним, КПД устройства определяют следующим образом:

Анализируя это выражение, можно сделать вывод, что высокий КПД достигается при условии низкого удельного сопротивления материалов ветвей термопар (ρ1) и стремящихся к минимуму длин ветвей термопар (L1). Поскольку молибденит является полупроводником и его удельное сопротивление (ρ2) имеет значение, намного превосходящее удельное сопротивление ветвей термопар (ρ1), выполненных из меди, то уменьшение сопротивления достигают за счет малой толщины слоя молибденита (L2) и большой площади контакта (F2).
Предлагаемое устройство позволит повысить КПД в 1,5-3 раза по сравнению с известными устройствами, имеющими максимальный КПД до 7%
Формула изобретения: Генератор тока, содержащий последовательно соединенные термопары, источники тепла и холода, отличающийся тем, что термопары образованы двумя электропроводными пластинами, например медными, в которых выполнены по два отверстия, причем одна из пластин покрыта с обеих сторон другим электропроводным материалом с высоким значением термо ЭДС, например молибденитом, каждая пара пластин отделена друг от друга изоляционной пластиной, содержащей отверстия, соосные отверстиям электропроводных пластин, этими отверстиями образованы два канала, которые соединены с теплообменниками, каналы и теплообменники заполнены антифризом, например этиленгликолем, причем один теплообменник установлен в земле на глубине 3 10 м, другой на поверхности земли.