Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/33192
Назва: Енергоефективність застосування термоелектричних модулів
Інші назви: The energy efficiency of using thermoelectric modules
Автори: Гоцанюк, Назар Олександрович
Hotsaniuk, Nazar
Бібліографічний опис: Гоцанюк Н. О. Енергоефективність застосування термоелектричних модулів : дипломна робота магістра за спеціальністю „141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка“ / Н. О. Гоцанюк. — Тернопіль : ТНТУ, 2020. — 75 с.
Дата публікації: лис-2020
Дата внесення: 17-гру-2020
Видавництво: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Країна (код): UA
Місце видання, проведення: Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Науковий керівник: Куземко, Наталія Анатоліївна
Kuzemko, Nataliia
УДК: 621.321
Теми: 141
електроенергетика, електротехніка та електромеханіка
теплове випромінювання
термоелектрика
термоелектричний генератор
термоелектричний модуль
ефект теплова енергія
перетворення теплової енергії в електричну
thermoelectric module
thermal energy conversion inelectric
Кількість сторінок: 75
Короткий огляд (реферат): Диплoмнa poбoтa пpисвячeнa poзвитку фізики перетворення тепла в електричну енергію, а також створення екологічно безпечних приладів термоелектричного перетворення енергії для їх практичного застосування у різноманітних пристроях. Розглянуто конструкцію термоелектричного генератора з водяним охолодженням та конструкцію термоелектричного генератора для живлення портативних переносних пристроїв. Доведено їх ефективність.
Diploma work is devoted to the development of the physics of heat conversion into еlectricity, as well as the creation of environmentally friendly thermoelectric devices energy conversion for their practical application in various devices. The design of a thermoelectric generator with water cooling and design of a thermoelectric generator to power portable portable devices. Their effectiveness is proved.
Опис: Розглянуто конструкцію термоелектричного генератора для живлення портативних переносних пристроїв. Застосування ТЕГ в таких пристроях дає змогу ефективно використовувати теплову енергію портативної печі, перетворюючи її безпосередньо в електроенергію. Так, для термоелектричних модулів ТЕС1-12709 можна отримати близько 3 Вт електричної енергії, яку можна використати для зарядки різноманітних пристроїв. Розрахунок ефективності використання термоелектричних модулів показав, що термін окупності термогенератора типу ТЕС1-12709 в порівнянні з еквівалентним блоком акумуляторних батарей становить 1,71 року (1 рік 8 місяців).
Зміст: ВСТУП ..6 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ..9 1.1 Основні етапи розвитку та приклади застосування термоелектричних джерел енергії .. 9 1.2 Характеристика ефективних термоелектричних матеріали для термоелектричних модулів ..5 1.3 Ефективні способи комутації віток термоелектричних модулів ..20 1.4 Висновки до розділу 1 ...25 2 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ...26 2.1 Шляхи підвищення ефективності роботи термоелектричних генераторів ..26 2.2 Ефективність використання термоелектричних модулів ...33 3 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ ...35 3.1 Основні параметри та конструктивні елементи термоелектричних модулів 35 3.1.1 Конструктивні характеристики термоелектричних модулів на основі телуриду вісмуту Bi2Tе3 ...35 3.1.2 Основні параметри термоелектричних модулів на основі телуриду вісмуту Bi2Tе3 ..42 3.2 Експериментальні дослідження характеристик термоелектричних модулів 43 3.3 Ефективні схеми застосування термоелектричних модулів ...48 3.3.1 Будова та принцип роботи генератора тепла та електрики ...35 5 3.3.2 Будова та принцип роботи портативної печі з термоелектричним модулем ....52 3.4 Висновки до розділу 3 ...61 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ..... 62 4.1 Правила техніки безпеки при експлуатації обладнання, що проектується .. 62 4.2 Електробезпека ..64 4.3 Фактори, що впливають на протипожежну стійкість об’єкту .. 65 ВИСНОВКИ ..69 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ ..70
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/33192
Власник авторського права: © Гоцанюк Н.О., 2020
Перелік літератури: 1. Марченко, О. В. Методы расчета термоэлектрических генераторов / О. В. Марченко, А. П. Кашин, В. И. Лозбин, М. З. Максимов. Новосибирск : Наука, 1995. 222 с. 2. Шевельков, А. В. Химические аспекты создания термоэлектрических материалов / А. В. Шевельков // Успехи химии. 2008. Т. 77, № 1. С. 3-21. 3. Иоффе, А. Ф. Полупроводниковые термоэлементы / А. Ф. Иоффе. М. : Изд-во АН СССР, 1956. 158 с. 4 . Дмитриев, А. В. Современные тенденции развития физики термоэлектрических материалов / А. В. Дмитриев, И. П. Звягин // Успехи физ. наук. 2010. Т. 180, № 8. С. 821-837. 5. Бурштейн, А. И. Физические основы расчета полупроводниковых термоэлектрических устройств / А. И. Бурштейн. М. : Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1962. 135 с. 6. Коробейников, И. В. Термоэлектрические свойства твердых растворов при высоком давлении / И. В. Коробейников, Л. Н. Лукьянова, Г. В. Воронцов [и др.] // Физика твердого тела. 2014. Т. 56, № 2. С. 263-269. 7 . Поздняков, Б. С. Термоэлектрическая энергетика / Б. С. Поздняков, Е. А. Коптелов. М. : Атомиздат, 1974. 263 с. 8. Охотин, А. С. Термоэлектрические генераторы / A. С. Охотин, А. А. Ефремов, В. С. Охотин, А. С. Пушкарский. М. : Атомиздат, 1971. 288 с. 9. Анатычук, Л. И. Термоэлектрические генераторы на жидком и газообразном топливе. Современное состояние и перспективы / Л. И. Анатычук, В. Я. Михайловский // Термоэлектричество. 2007. № 4. С. 9-25 . 10. Симкин, А. В. Повышение надежности термоэлектрических генераторных батарей собранных с применением коммутации методом плазменно-дугового напыления / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов // Термоэлектрики и их применение : докл. XIII Межгос. семинара. СПб. : Петерб. ин-т ядер. физики РАН, 2012. С. 134-138. 70 11. Гольцман, Б. М. Полупроводниковые термоэлектрические материалы на основе В12Те3 / Б. М. Гольцман, В. А. Кудинов, И. А. Смирнов. М. : Наука, 1972. 320 с. 12. Симкин, А. В. Испытание на надежность генераторных термоэлектрических батарей, изготовленных с применением метода плазменно- дугового напыления / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов // Термоэлектричество. 2013. № 3. С. 93-102. 13. Бирюков, А. В. Преимущества использования электроэрозионной резки и газоплазменного напыления при коммутации термоэлементов на основе экструдированного теллурида висмута / А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов, А. В. Симкин // Термоэлектричество. 2011. № 3. С. 36-42. 14. Симкин, А. В. Влияние состояния контактной поверхности на адгезионную прочность коммутационных слоев термоэлементов на основе экструдирован-ного теллурида висмута / А. В. Симкин, А. В. Бирюков, Н. И. Репников, О. Н. Иванов // Термоэлектричество. 2012. № 2. С. 13-19. 15. Штерн, Ю. И. Исследование электрофизических свойств и определение механизмов тепло- и электропроводности в термоэлектрических материалах на основе В12Те3 / Ю. И. Штерн // Материалы электрон. техники. 2008. № 2. С. 73- 77. 16. Охотин, А. С. Методы измерения характеристик термоэлектрических материалов и преобразователей / А. С. Охотин, А. С. Пушкарский, Р. П. Боровикова, В. А. Симонов. М. : Наука, 1974. 167 с. 17. Лукишер, Э. М. Термоэлектрические охладители / Э. М. Лукишер, А. Л. Вайнер, М. Н. Сомкин, B. Ю. Водолагин. М. : Радио и связь, 1983. 177 с. 18. Прокофьева, Л. В. Оптимальный состав твердого раствора для п-ветви термогенератора / Л. В. Прокофьева, Д. А. Пшенай-Северин, П. П. Констан- тинов, А. А. Шабалдин // Физика и техника полупроводников. 2009. Т. 43, № 8. С. 1009-1012. 71 19. Копыл, А. И. Термоэлектрические свойства легированного свинцом материала с избытком теллура / А. И. Копыл, И. И. Павлович, И. С. Термена // Термоэлектричество. 2007. № 1. С. 38-43. 20. Вихор, Л. Н. Компьютерное проектирование термоэлектрических генераторных модулей / Л. Н. Вихор // Термоэлектричество. 2005. № 2. С. 62-70. 21. Лукьянова, Л. Н. Термоэлектрическая эффективность в твердых растворах р-типа на основе халькогенидов висмута и сурьмы при температурах выше комнатной / Л. Н. Лукьянова, В. А. Кутасов, П. П. Константинов, В.В. Попов. // Физика твердого тела. 2010. Т. 52, № 8. С. 1492-1497. 22. Лукьянова, Л. Н. Влияние анизотропии рассеяния носителей заряда на термоэлектрические свойства твердых растворов / Л. Н. Лукьянова, В. А. Кутасов, П. П. Константинов, В. В. Попов // Физика твердого тела. 2008. Т. 50, № 4. С. 577-582. 23. Овсянников, С. В. Термоэлектрические свойства твердых растворов под давлением / С. В. Овсянников, Ю. А. Григорьева, Г. В. Воронцов [и др.] // Физика твердого тела. 2012. Т. 54, № 2. С. 246-251. 24. Щенников, В. В. Влияние физических и «геометрических» факторов на свойства термоэлектрических материалов / В. В. Щенников, И. В. Коробейников, Н. В. Морозова // Термоэлектричество. 2013. № 6. С. 41-52. 25. Щенников, В. В. Увеличение фактора мощности термоэлектрического элемента с использованием давления / В. В. Щенников, И. В. Коробейников, Г. В. Воронцов // Термоэлектричество. 2013. № 5. С.32-40. 26. Булат, Л. П. О пределе термоэлектрической добротности в объемных нанокристаллических структурах на основе теллурида висмута / Л. П. Булат, Д. А. Пшенай-Северин, В. В. Каратаев [и др] // Термоэлектрики и их применение : докл. XII Межгос. семинара. СПб. : Петерб. ин-т ядер. физики РАН, 2010. С. 41- 46. 27 . Булат, Л. П. Энергетическая фильтрация носителей тока в наноструктурированном материале на основе теллурида висмута / Л. П. Булат, 72 И. А. Драб-кин, В. В. Каратав [и др.] // Физика твердого тела. 2011. Т. 53, № 1. С. 563-568. 28. Булат, Л. П. Влияние туннелирования на термоэлектрическую эффективность объемных на-ноструктурированных материалов / Л. П. Булат, Д. А. Пшенай-Северин // Физика твердого тела. 2010. Т. 52, № 3. С. 452-458. 29. Булат, Л. П. Влияние рассеяния на границах на теплопроводность наноструктурированного полупроводникового материала на основе твердого раствора BiiSb2-iTe3 / Л. П. Булат, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев [и др.] // Физика твердого тела. 2010. Т. 52, № 9. С. 1712-1716. 30. Кульбачинский, В. А. Термоэлектрические свойства нанокомпозитов теллурида висмута с фуллеренами / В. А. Кульбачинский, В. Т. Кытин, В. Д. Бланк [и др.] // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45. № 9. С. 1241- 1245. 31. Абрютин, В. Применение нанотехнологий для создания высокоэффективных термоэлектрических материалов / В. Абрютин, С. Нестеров, В. Ро-манько, А. Холопкин // Наноматериалы. 2010. № 1. С. 24-26. 32. Бублик, В. Т. Объемный наноструктуриро-ванный термоэлектрический материал на основе (Bi,Sb)2Te3, полученный методом искрового плазменного спекания (SPS) / В. Т. Бублик, И. А. Драбкин, В. В. Каратаев [и др.] // Термоэлектрики и их применение : докл. XIII Межгос. семинара. СПб. : Петерб. ин-т ядер. физики РАН, 2012. С. 70-75. 33. Бублик, В. Т. Структура и термоэлектрические свойства объемного материала на основе (Bi,Sb)2Te3, полученного из смеси нано- и микрокомпонентов методом SPS / В. Т. Бублик, И. А. Драбкин, В. Б. Ос-венский [и др.] // Термоэлектрики и их применение : докл. XIII Межгос. семинара. СПб. : Петерб. ин-т ядер. физики РАН, 2012. С. 76-80. 34. Пивоваров, Г. И. Влияние агрегирования на-нопорошков на свойства консолидированных термоэлектрических материалов / Г. И. Пивоваров, В. Д. Бланк, В. Т. Бублик [и др.] // Термоэлектрики и их применение : докл. XIII Межгос. семинара. СПб. : Петерб. ин-т ядер. физики РАН, 2012. С. 94-99. 73 35. Булат, Л. П. Исследование возможностей увеличения термоэлектрической эффективности в на-ноструктурированных материалах на основе Bi2Te3-Sb2Te3 / Л. П. Булат, В. Б. Освенский, Ю. Н. Пархоменко, Д. А. Пшенай-Северин // Физика твердого тела. 2012. Т. 54, № 11. С. 2036- 2042. 36. Иванова, Л. Д. Термоэлектрические свойства материалов твердого раствора теллуридов висмута и сурьмы в зависимости от режимов спиннингования расплава / Л. Д. Иванова, Л. И. Петрова, Ю. В. Гра-наткина [и др.] // Термоэлектрики и их применение : докл. XIII Межгос. семинара. СПб. : Петерб. ин-т ядер. физики РАН, 2012. С. 60-64. 37. Лаврентьев, М. Г. Теоретическое и экспериментальное исследование формирования структуры термоэлектрического материала на основе твердых растворов (Bi, Sb)2Te3, полученного методом горячей экструзии / М. Г. Лаврентьев, В. Б. Освенский, М. В. Меженный [и др.] // Термоэлектрики и их применение : докл. XIII Межгос. семинара. СПб. : Петерб. ин-т ядер. физики РАН, 2012. С. 94-99. 38. Булат, Л. П. Влияние распределения зерен по размерам на решеточную теплопроводность нанострук-турированных материалов на основе Bi2Te3- Sb2Te3 / Л. П. Булат, В. Б. Освенский, Д. А. Пшенай-Северин // Физика твердого тела. 2013. Т. 55, № 12. С. 2323-2330. 39. Горский, П. В. К вопросу о механизме увеличения термоэлектрической добротности объемных наноструктурированных материалов / П. В. Горский, В. П. Михальченко // Термоэлектричество. 2013. № 5. С. 5-10. 40. Снарский, А. А. Термоэлектрическая добротность объемных наноструктурированных композитов с распределенными параметрами / А. А. Снарский, А. К. Сарычев, И. В. Безсуднов, А. Н. Лагарьков // Физика и техника полупроводников. 2012. Т. 46, № 5. С. 677-683. 41. Анатычук Л.И. Термоэлектричество. Том ІІ. Термоэлектрические преобразователи энергии. - Черновцы: Букрек.- 2003, 276 с.- С. 120-121. 74 42. Буряк А.А., Карпова Н.Б. Очерки развития термоэлектричества.- Киев: Наукова думка.-1988.-280с. 43. Термоэлементы и термоэлектрические устройства: Справочник / Л.И.Анатычук.- Киев: Наукова думка, 1979.-768с. 44. Позняков Б.С., Коптелов Е.А. Термоэлектрическая энергетика.- М.: Атомиздат, 1974.-263с. 45. Котирло Г.К., Лобунец Ю.Н. Расчет и конструирование термоэлектрических генераторов и тепловых насосов - Киев: Наукова думка, 1980.-300с. 46. Иорданишвили Е.К. Термоэлектрические источники питания.- М.: Сов.радио, 1968.-183с. 47. Михайловский В.Я., Струтинская Л.Т., Чайковская Е.В. Моделирование термоэлектрической системы генерирования тепловой и электрической энергии // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. - 2005.-№4 (58).- С. 27-30. 48. Михайловський В.Я., Струтинська Л.Т.. Чайковська О.В. Особливості теплообміну у ТЕГ на органічному паливі // Термоелектрика.- 2006.-№ 2.- С. 77- 86. 49. Федінчук Ю.І., Михайловський В.Я., Струтинська Л.Т. Аналіз розподілу температури по поверхні каталітичного пальника в термогенераторах // Термоелектрика.- 2004.-№ 3.- С. 80-87. 50. Михайловський В.Я., Струтинська Л.Т., Чайковська О.В. Математична модель гетерогенного процесу окиснення вуглеводнів С3, С4 на оксидних каталізаторах // Фізика і хімія твердого тіла. - 2005.- Т. 6, № 4. - С. 604-611. 51. Струтинська Л.Т., Михайловський В.Я. Каталізатор для глибокого окиснення газоподібних вуглеводнів. Деклараційний патент № 12131. МКВ B23B19/00, B01J10/00, Опубл. 16.01.2006, Бюл. № 1, Заявка №200507776 від 05.08.2005. 75 52. Котырло Г.К. Температурные поля при охлаждении теплоносителя в пористых и перфорированных стенках. - В кн. Теплофизика и теплотехника.- К.: Наукова думка, 1970, вып. 16.- C.140-143. 53. Котырло Г.К., Щеголев Г.М. Тепловые схемы термоэлектрических устройств. - Киев: Наукова думка, 1973. - С. 106. 54. Котырло Г.К., Новицкая И.Ф. Расчет термоэлектрического генератора на продуктах сгорания при внутреннем охлаждении проницаемых термоэлементов // Теплотехнические проблемы прямого преобразования энергии. -1972.- Вып. 2. - С. 123-129. 55. Лобунец Ю.Н. Расчет характеристик генерирующих термоэлементов в схемах с регенерацией тепла // Теплофизика и теплотехника.- 1979.- Вып. 36.- С. 92-96. 56. Черкез Р.Г. Проникні термоелементи з функціонально-градієнтних матеріалів: Дис. канд. фіз.-мат. наук: 01.04.01.-Чернівці, 2004.-126 с. 57. Попова Н.М. Катализаторы очистки выхлопных газов автотранспорта. - Алма-Ата: Наука, 1987. - 224с. 58. Каталитические свойства веществ. Справочник / Под ред. В.А. Ройтера - K.: Наукова думка, 1968.- 1462 с. 59. Cаттерфилд Ч.П. Практический курс гетерогенного катализа. - М.: Мир, 1984.- 520с. 60. Алхазов Т.Г., Марголис Л.Я. Глубокое каталитическое окисление органических веществ. - М.: Химия, 1985.- 186 с. 61. Яблонский Г.С., Спивак С.И. Математические модели химической кинетики. -М.: Знание, 1977.- 63с. 62. Эмануэль Н.М., Кнорре Д.Г. Курс химической кинетики.- М.: Высшая школа, 1974. - 400с. 63. Будак Б.М., Самарський А.А., Тихонов А.Н. Сборник задач по математической физике. -М:. Наука, 1980.-686с. 64. Лавренчук В.П., Івасишен С.Д., Дронь В.С., Готинчан Т.І. Диференціальні рівняння математичної фізики. - Чернівці: Рута, 2002.- 192с.
Тип вмісту: Master Thesis
Розташовується у зібраннях:141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Файли цього матеріалу:
Файл Опис РозмірФормат 
Hotsaniuk_Avtorska.docГоцанюк Н.О. Авторська довідка66,5 kBMicrosoft WordПереглянути/відкрити
Hotsaniuk_Robota.pdfГоцанюк Н.О. Кваліфікаційна робота магістра3,84 MBAdobe PDFПереглянути/відкрити


Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищені авторським правом, всі права збережені.

Інструменти адміністратора