ВПЛИВ РЕЖИМУ ТА СПОСОБУ КОНВЕКЦІЇ НА РОБОЧІ ХАРАКТЕРИСТИКИ СКОНСТРУЙОВАНОГО ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНОГО МОДУЛЯ СУДНОВОГО ЕЛЕКТРООБЛАДНАННЯ
Ключові слова:
термоелектричний модуль, конструювання, конвекція, коефіцієнт тепловіддачі, робочі характеристики, термоелектричний ефект Пельтьє, суднове електрообладнанняАнотація
В роботі проаналізовано вплив режиму природної і примусової конвекції на робочі характеристики сконструйованого термоелектричного модуля суднового електричного обладнання. Відзначено про особливості експлуатації термоелектричних пристроїв у морському та річковому судноплавстві, зокрема вплив підвищеної вологості, корозійної активності солоної води, вібрацій і змінних температурних навантажень. Розглянуто особливості природної та примусової конвекції, а також їхній вплив на ефективність тепловідведення. Окремо підкреслено необхідність застосування примусової конвекції для ефективного охолодження термоелектричного модуля. Визначено, що природної конвекції часто недостатньо для розсіювання тепла, особливо за умов підвищених теплових навантажень у судновому середовищі. Проаналізовано способи підвищення коефіцієнта тепловіддачі при примусовій конвекції, зокрема застосування повітряного охолодження за допомогою вентилятора та радіатора, а також рідинного охолодження. Визначено оптимальні умови теплового режиму для забезпечення стабільної роботи термоелектричного модуля в суднових умовах. Сконструйовано термоелектричний модуль площею 8×8 мм, що відносить його до категорії малих модулів. Габаритні розміри П-подібного ланцюга модуля становлять 6,11×7,12×1,9 мм. Розміщення 11 напівпровідників Pта 11 напівпровідників N-типу, 23-х металевих контактних комутаційних пластин дозволило створити у сконструйованому модулі 21-ну напівпровідникову термопару. За результатами чисельного розрахунку отримано розподіл основних робочих параметрів сконструйованого термоелектричного модуля суднового електрообладнання при силі струму 0,5 А в режимі примусової конвекції з коефіцієнтом тепловіддачі h=50 Вт/(м2·К). Також, досліджено робочі характеристики сконструйованого термоелектричного модуля при зміні струму в діапазоні 0-1 А для різних коефіцієнтів тепловіддачі. Проведено аналіз параметрів, зокрема густини струму j, напруги U, напруженості електричного поля E, температури гарячої сторони t, густини теплового потоку q, омічного нагріву J, а також еквівалентного стресу σ і деформацій ε.
