Термобатарея
Термобатарея — это электронное устройство , преобразующее тепловую энергию в электрическую . [1] Он состоит из нескольких термопар, соединенных обычно последовательно или, реже, параллельно . Такое устройство работает по принципу термоэлектрического эффекта , т. е. генерирует напряжение, когда его разнородные металлы (термопары) подвергаются воздействию разности температур. [1]
Термопары работают путем измерения разницы температур от точки их соединения до точки, в которой измеряется выходное напряжение термопары. Если замкнутая цепь состоит из более чем одного металла и существует разница температур между спаями и точками перехода от одного металла к другому, ток создается так, как если бы он генерировался разницей потенциалов между горячим и холодным спаем. [2]
Термопары могут быть соединены последовательно как пары термопар с местом соединения, расположенным по обе стороны от слоя термического сопротивления. На выходе пары термопар будет напряжение, которое прямо пропорционально разнице температур на слое термического сопротивления, а также тепловому потоку через слой термического сопротивления. Добавление большего количества пар термопар последовательно увеличивает величину выходного напряжения. Термобатареи могут быть сконструированы из одной пары термопар, состоящей из двух спаев термопар, или из нескольких пар термопар.
Термобатареи не реагируют на абсолютную температуру , но генерируют выходное напряжение, пропорциональное локальной разнице температур или температурному градиенту. Величина напряжения и мощности очень мала и измеряется в милливаттах и милливольтах с помощью контролируемых устройств, специально предназначенных для этой цели. [3]
Термобатареи используются для обеспечения выходного сигнала в зависимости от температуры в составе устройства измерения температуры, такого как инфракрасные термометры, широко используемые медицинскими работниками для измерения температуры тела, или в тепловых акселерометрах для измерения профиля температуры внутри герметичной полости датчика. . [4] Они также широко используются в датчиках теплового потока и пиргелиометрах. [5] [6] и средства контроля безопасности газовой горелки. Выходная мощность термобатареи обычно находится в диапазоне десятков или сотен милливольт. [7] Помимо увеличения уровня сигнала, устройство может использоваться для обеспечения пространственного усреднения температуры. [8]
| Термоэлектрический эффект |
|---|
 |
Термобатареи также используются для выработки электрической энергии, например, из тепла электрических компонентов, солнечного ветра, радиоактивных материалов, лазерного излучения или сгорания. Этот процесс также является примером эффекта Пельтье (электрический ток передает тепловую энергию), поскольку процесс передает тепло от горячих спаев к холодным.
Существуют также так называемые датчики на термобатареях, которые представляют собой измерители мощности, основанные на том принципе, что оптическая или лазерная мощность преобразуется в тепло, а возникающее в результате повышение температуры измеряется термобатареей. [9]
См. также
[ редактировать ]- Эффект Зеебека — физический эффект, ответственный за генерацию напряжения в термобатарее.
- Термоэлектрические материалы — высокоэффективные материалы, которые можно использовать для создания компактной термобатареи, обеспечивающей высокую мощность.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «Серия публикаций Woodhead в области энергетики», «Достижения в области солнечного отопления и охлаждения », Elsevier, 2016, стр. xiii–xviii, doi : 10.1016/b978-0-08-100301-5.09002-0 , ISBN 9780081003015
- ^ Адамс, Чарльз Кендалл (1895). Универсальная циклопедия Джонсона: новое издание . Д. Эпплтон, Эй Джей Джонсон. п. 116.
- ^ Монтгомери, Росс; Макдауэлл, Роберт (2008). Основы систем управления HVAC . Атланта: Эльзевир. п. 161. ИСБН 9780080552330 .
- ^ Мукерджи, Рахул; Басу, Джойдип; Мандал, Прадип; Гуха, Прашанта Кумар (2017). «Обзор микромашинных тепловых акселерометров». Журнал микромеханики и микроинженерии . 27 (12): 123002. arXiv : 1801.07297 . Бибкод : 2017JMiMi..27l3002M . дои : 10.1088/1361-6439/aa964d . S2CID 116232359 .
- ^ «Глоссарий метеорологических терминов (T) — NovaLynx Corporation» . Проверено 17 ноября 2016 г. .
- ^ «Глоссарий» . Проверено 17 ноября 2016 г. .
- ^ «Глоссарий» . Архивировано из оригинала 3 марта 2016 года . Проверено 17 ноября 2016 г. .
- ^ «Капго — Глоссарий датчиков» . Проверено 17 ноября 2016 г. .
- ^ Пинеда, Диана Давила; Резаниаколаи, Алиреза (22 августа 2017 г.). Термоэлектрическое преобразование энергии: основные понятия и применение устройств . Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons. ISBN 9783527698134 .