Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет

Кафедра судовых энергетических установок, систем и оборудования

Отчёт о лабораторной работе

“Испытание термоэлектрического охладителя жидкости”

Выполнил: Cтудент группы 2431 Лебедев Б.В.

Проверил: Доцент Чернов А.И

Дата выполнения: 05.03.12

Санкт Петербург

2012 г.

1. Схема испытательного стенда

Рис. 1 – Схема лабораторной установки

В состав установки входят следующие элементы:

1. блок питания (на схеме не показан), обеспечивающий подачу постоянного тока напряжением (110±5)В к термобатарее теплового блока водоохладителя;

2. электрический водонагреватель с ТЭН (типовым элементом нагрева) и системой автоматического регулирования температуры; к водонагревателю подается переменный ток напряжением 220 В частотой 50 Гц;

3. термоэлектрический водоохладитель с тепловым блоком и блоком автоматического управления;

4. измерительный блок с преобразователями сигналов; к блоку подается переменный ток напряжением 220 В частотой 50 Гц;

5. персональный компьютер.

2. Результаты измерений

Таблица 1. Результаты первых 2-х измерений

Время	Tв1, °C	Tв2, °C	Tг, °C	Tх, °C	Tw2, °C	Tw1, °C	U, В	I, А
05.03.2012 15:03:02	16,8	29,6	28,0	14,5	28,2	29,5	70,0	3,5
05.03.2012 15:21:12	17,5	28,1	26,8	7,4	15,4	29,8	70,0	3,5

3. Обработка экспериментальных данных

   1. Холодопроизводительность и холодильный коэффициент

Расчётные формулы:

1. Количество тепла, отведенное от охлаждаемой воды, Вт:

_, (1)

где - плотность воды, кг/м³ и - теплоемкость воды, кДж/(кг*К), определяются по средней температуре воды:

_. (2)

Можно использовать аппроксимационные зависимости:

₍₃₎

, (4)

промежуток времени, прошедшего с начала процесса охлаждения воды в водоохладителе, сек;

В приведенной формуле начальная температура воды принимается равной температуре в начале опыта, т.е. в момент нажатия кнопки «Старт»;

2. Количество тепла, выделившееся на радиаторе и отведенное воздухом, Вт:

_{, (5)}

где:

₍₆₎

- производительность вентиляторов (расход воздуха через радиатор водоохладителя), м³/с; - изобарная теплоемкость воздуха (кДж/кг*К), определяется по средней температуре воздуха:

(7)

из аппроксимационной зависимости:

₍₈₎

- плотность воздуха определяется из уравнения состояния по средней температуре воздуха:

; (9)

₍₁₀₎

- разность температур воздуха.

3. Мощность, потребляемая термобатареей (ТБ), состоящей из 10 термомодулей (ТМ), Вт:

_; (11)

4. Коэффициент термо-ЭДС одного термоэлемента (ТЭ), Вт/(А*К):

, (12)

где = 17.8 Ом – общее сопротивление ветвей ТБ;

- общее число ветвей в 64-х термоэлементах десяти термомодулей: =2*64*10=1280.

5. Термоэлектрическая эффективность ТЭ, 1/К:

, (13)

где

= -450*Т_ср + 233500 (14)

- удельная электропроводность полупроводников ТЭ, [1/(Ом*м)];

= - 0.002*Т_ср +1.93 (15)

- коэффициент удельной теплопроводности ветвей ТЭ, [Вт/(м*К)];

6. Средняя температура горячего и холодного спаев, К:

; (16)

7. Максимальный перепад температур на ТЭ:

(17)

8. Приведенный перепад температуры:

; (18)

9. Сопротивление ветви ТЭ, Ом:

; (19)

10. Приведенная величина тока:

; (20)

11. Вспомогательные безразмерные коэффициенты:

; (21)

; (22)

12. Коэффициент теплопроводности ветви ТЭ, Вт/К:

; (23)

13. Количество тепла, поглощенное на холодных спаях ТБ, Вт:

_{; (24)}

14. Количество тепла, выделившееся на горячих спаях ТБ, Вт:

; (25)

15. Холодильный коэффициент ТБ:

. (26)

В приведенных расчетных формулах принято, что одна половина Джоулевой теплоты

( ) переходит к горячим спаям, а другая - к холодным спаям.

Результаты расчёта по указанным выше формулам сведём в таблицу 3:

Таблица 3. Результаты расчёта

Время проведения испытания
05.03.2012 15:03:02	28,200	995,898	5,461	0,000	0,000	0,024	23,200	1,031
05.03.2012 15:21:12	21,800	997,584	5,397	12,800	240,245	0,024	22,800	1,030

Таблица 3. Продолжение

Время проведения испытания				N, Вт
05.03.2012 15:03:02	1,192	12,800	379,562	246,400	0,000425	294,250	101087,499	1,3415
05.03.2012 15:21:12	1,193	10,600	317,426	247,100	0,000435	290,100	102955,000	1,3498

Таблица 3. Продолжение

Время проведения испытания	Z, 1/К		θ		j, А	φ	ψ	k, Вт/К
05.03.2012 15:03:02	0,014	562,510	0,024	0,014	0,401	2,234	4,913	0,00095430
05.03.2012 15:21:12	0,014	566,476	0,034	0,013	0,382	2,357	4,988	0,00098924

Таблица 3. Продолжение

Время проведения испытания		Вт	ε
05.03.2012 15:03:02	423,763	670,163	0,000
05.03.2012 15:21:12	412,413	668,239	0,972