Термоэлектрическая холодильная машина (схема, принцип действия, теплота Пельтье).

В термоэлектрическом охлаждающем устройстве низкую температуру получают с помощью полупроводниковых термоэлементов, соединенных последовательно в батарею.

Термоэлемент (рис.2.10) состоит из двух с различной проводимостью полупроводников – электронного (–) и дырочного (+). Они последовательно соединяются металлическими пластинами, образующими спаи. При прохождении постоянного электрического тока один из спаев охлаждается и имеет температуру Т_х, а другой – нагревается и имеет температуру Т_г.

При этом, к первому спаю подводится из окружающей среды теплота Q₀, а от второго отводится теплота Q_г.

Количество подводимой теплоты (теплота Пельтье) будет

Q₀ = е·Т_х·J,

где е – коэффициент, зависящий от свойств полупроводниковых материалов;

J – сила тока.

Применяя современные термоэлементы, можно получить разность температур Т_г – Т_х = 20…60⁰С. Однако по энергетической эффективности термоэлектрические охлаждающие устройства существенно уступают парокомпрессионным холодильным машинам, из-за чего они не нашли широкого промышленного применения. Вместе с тем благодаря высокой надежности, конструктивной простоте, компактности, бесшумности, долговечности термоэлектрические охлаждающие устройства используют там, где предпочтение отдают указанным качествам, – в установках специального назначения, охлаждаемых барах-холодильниках, транспортных холодильниках небольшой емкости, водохладителях, кондиционерах специального назначения.

Рис.2.10. Принципиальная схема термоэлемента: 1 - холодный спай; 2 – горячий спай; 3 – источник постоянного тока; 4 - полупроводники

2.Компаундная холодильная установка с одним промежуточным давлением (схема, принцип работы, достоинства).

Рис. Схема компаундной холодильной установки с одним промежуточным -

давлением:

1—конденсатор; 2— компрессор ступени высокого давления; 3, 4 — компрессоры ступени низкого давления; 5, 6 — циркуляционные ресиверы; 7 — компаундный ресивер; 8 — линейный ресивер

На рис. показана схема компаундной холодильной установки двухступенчатого сжатия с двукратным дросселированием хладагента, поддерживающей три температуры кипения, и с одной промежуточной температурой. Компрессорные агрегаты 3 и 4, поддерживающие соответственно температуры t₀₂ и t₀₃, всасывают пар соответственно из циркуляционных ресиверов 6 и 5 и нагнетают в компаундный ресивер 7 для охлаждения. Компрессорный агрегат 2 ступени высокого давления всасывает пар из компаундного ресивера 7, поддерживая температуру t₀₁, и на­гнетает в конденсатор 1, в котором пар конденсируется. Образовавшийся конденсат стекает в линейный ресивер 8. Жидкий хладагент из линейного ресивера, дросселируясь в регулирующем вентиле до давления р₀₁ поступает в компаундный ресивер 7. Затем, дросселируясь второй раз в регулирующих вентилях, поступает в циркуляционные ресиверы 6 с давлением р₀₂ и 5 с давлением р₀₃.

В охлаждаемые объекты с температурами t ПМ1, t ПМ2, t ПМ3 жидкий хладагент из компаундных 7 и циркуляционных 6 и 5 ресиверов подается насосами, а образовавшийся в охлаждающих приборах пар и неиспарившаяся жидкость возвращаются в ресиверы и разделяются.

Достоинствами этой компаундной холодильной установки являются уменьшение числа аппаратов (промсосудов), сокращение длины трубопроводов, количества арматуры, приборов автоматики.

В составе компаундной холодильной установки могут отсутствовать линейный и дренажный ресиверы, а процессы сжатия и дросселирования могут осуществляться с меньшими термодинамическими потерями.