Разработка термогенератора, который будет использовать тепло двигателя для зарядки автомобильного аккумулятора
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
чном полупроводнике горячий конец, наоборот, заряжает отрицательно а холодный - положительно. Процесс диффузии зарядов, вызванный наличием градиента температуры, будет продолжаться до тех пор, пока
возникшая разность потенциалов не будет компенсировать этот диффузионный поток электрическим током обратного направления. Это равновесие и определит возникшую термоэлектродвижущей силу.
Как правило, полупроводниковый термоэлемент состоит из двух полупроводников различного типа, соединенных металлической пластинкой (Рис. 2.5).
Рис. 2.5
В месте соединения полупроводники нагреваются, а другие концы их охлаждаются воздухом или другим способом и являются полюсами термоэлемента, в которых сочетается внешнюю цепь. С термоэлементов составляют термоэлектрические батареи.
Величина термоэлектродвижущей силы полупроводникового термоэлемента определяется по формуле ? = (?1 + ?2) (Т1-Т2), где ? - термоэлектродвижущей сила, возникающая в городе соединения двух проводников, а ?1, и ? 2 - термоэлектродвижущей силы в каждом полупроводнике при разности температур на его концах 1 С. Обычно один термоэлемент не может обеспечить достаточной электрической мощности. Поэтому современные термоэлектрические модули соединяют змейчатым способом и размещают в защитном корпусе Рис. 2.6.
Рис. 2.6
Рис. 2.7
Сам прибор в вертикальном разрезе должен иметь вид изображенный на рис. 2.6.
Он имеет вид цепи, звеньями которого являются термоэлектрический модуль китайского производства PELTIER2 (Рис. 2.7) размером 40х40 мм, рассчитанный на производство тока 6А при напряжении 15В, если разница температур между горячим и холодным спаями составляет 200 С.
Для увеличения силы тока модули имеют параллельное подключение. Звенья цепи механически соединены между собой скобой металлическими скобами.
Рис. 2.8
Из рисунка 2.9 видно, что генератор будет одеваться на выхлопную трубу.
Рис. 2.9
В разных автомобилей трубы глушителя имеют разный диаметр. Обычно максимальный диаметр труб 35 мм. Поэтому внутренний диаметр нашей насадки будет 40 мм. Полость между насадкой глушителем будет заполняться песком, так как он обладает высокой теплопроводностью, и затыкаться асбестовыми пробками, устойчивых к высоким температурам.
К устройству можно добавить охлаждающие пластины. Роль охлаждающих пластин состоит в следующем. Как нам ясно из формул раздела 2.1, теплоотдача напрямую зависит от площади поверхности по которой она осуществляется. Таким образом увеличив площадь поверхности теплоотдачи, мы снизим температуру холодного спая, приближая ее к температуре среды. Это и является одной из самых главных условий эффективности термогенератор, разница температур. На проводники что соединять генератор с электрическим оборудованием автомобиля будет установлен диод, который будет предотвращать разряда аккумулятора через генератор в то время когда система выключена. Такая разрядка возможна благодаря эффекту Пельтье, который является обратным эффекту Зеебека.
Таким образом, можно создать термогенератор который будет питать автомобильный аккумулятор и бортовую систему автомобиля.
3. Экспериментальные исследования
.1 Экспериментальное исследование падения температуры при прохождении тепла сквозь слой песка
Песок в автомобильном термогенераторе выполняет две функции:
Во-первых, он является уплотнителем, через который передается тепло;
Во-вторых, температура, которая передается от трубы глушителя при передаче тепла через песок должна снизиться, до рабочей температуры термоэлектрического модуля (300 С).
Чтобы проверить пригодность песка как уплотнителя проведем исследование его теплопроводности. Для этого соберем следующую установку (рис. 3.1)
Рис. 3.1
Рис. 3.2
В сосуд 3 наберем немного воды и поставим ее на электрическую плитку. На малую глубину в воду окунем сосуд со слоем песка толщиной 1 см. В песок и воду окунем термометры. Если включить плитку в электрическую сеть вода начинает нагреваться и передавать тепло песка. По показаниям термометров 1 и 2 можно построить график рис. 3.2.
Из наших исследований следует, что при прохождении тепла через слой песка толщиной 1 см температура снижается на 30%. Поэтому, если труба глушителя имеет температуру 400С, то температура горячей поверхности автомобильного термогенератор составит 280 С, что вполне достаточно для работы генератора.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данный прибор является абсолютно новым по своему принципу действия и имеет ряд преимуществ перед своими аналогами, а именно:
. Повышает экономичность работы автомобиля;
. Надежный;
. Прост в изготовлении и использовании;
. Имеет малые габариты;
. Имеет относительно низкую себестоимость;
. Значительно упрощает устройство авто;
. Экономит топливо, а значит, уменьшает выбросы в окружающую среду;
. Уменьшает тепловые выбросы за счет отъема тепла.
Все вышеприведенные замечания на эффективность применения данного генератора для коммерческого использования.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Андріївський С.К. Книга для читання з фізики. / Молекулярна фізика і теплота / С.К. Андріївський, М.А. Пушкарьов - К.: Радянська школа, 1958 - Частина ІІ. - 218 с.
2.Елементарний підручник фізики: Механіка. Теплота. Молекулярна фізика: у 3т. / за редакцією Г.С. ?/p>