ДЕМПФУВАННЯ ТЕРМІЧНИХ НАПРУЖЕНЬ В ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИХ МОДУЛЯХ СУДНОВОГО ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ

Автор(и)

  • С.В. Тараненко
  • О.С. Кириченко
  • С.В. Пріступа
  • С.М. Голубєва

Ключові слова:

термоелектричні модулі, проєктування, чисельні методи, термоелектричний ефект, термічні напруження, одношарове демпфування, суднове електрообладнання

Анотація

Дослідження пов’язане з актуальними питаннями зменшення до прийнятного рівня термічних напружень в термоелектричних модулях суднового електрообладнання. Термічні напруження виникають в них через теплові деформації в термоелектричних матеріалах внаслідок їх одночасного розширення та стискання при термоелектричному ефекті. На основі трьох створених моделей термоелектричних елементів шляхом їх з’єднання в термоелектричний ланцюг у формі П-подібної змійки сформовано три моделі відповідних термоелектричних модулів. Один модуль мав класичну конструкцію без демпфування, а два інших мали в своєму складі одношарові демпферні вставки з пластичного матеріалу. Кожен з цих термоелектричних модулів складався з термоелектричного ланцюга з 39 напівпровідникових P-N-термопар, містив 20 напівпровідників P-типу і 20 напівпровідників N-типу, 41 контактну комутаційну пластину. Габаритні розміри (без врахування товщини ізоляційного корпусу) у спроєктованих термоелектричних модулів класичної конструкції без демпфування та конструкцій з великими та малими демпферами були відповідно 30×25,5×7 мм та 30×25,5×8 мм. Зовнішні поверхні термоелектричних модулів вважались адіабатично теплоізольованими для дослідження цих пристроїв в більш напружених режимах роботи та для оцінки впливу на них максимальних термічних напружень. За результатами розрахунку отримано розподіл основних робочих параметрів по об’єму термоелектричних модулів. Побудовано та проаналізовано робочі характеристики термоелектричних модулів суднового електрообладнання при варіаціях робочого струму від 0 до 3 А для густини струму j, напруги U, напруженості електричного поля E, температури на гарячій стороні t, густини теплового потоку q, омічного нагріву J, еквівалентного стресу σ і деформацій ε. На основі отриманих результатів обрано найкращу конструкцію термоелектричного модуля, в якому демпферні вставки ефективно зменшують рівень термічних напружень. Показано переваги застосування сучасних чисельних методів розрахунку для вирішенні польових задач при проєктуванні суднового електрообладнання.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-03-12

Номер

Розділ

Судноводіння та енергетика суден