Termoelektryczne urządzenia chłodnicze

Chłodnictwo termoelektryczne w zasadzie plasuje się w obszarze tzw. chłodnictwa małego, czy też nieprzemysłowego, wykorzystywanego w gospodarstwach domowych, biurach, placówkach handlowych i zbiorowego żywienia, do produkcji aparatury medycznej i ogólnego przeznaczenia oraz w technice pomiarowej.

Tytuł: Termoelektryczne urządzenia chłodnicze
Autorzy: Sergiy Filin
Wydawca: I.P.P.U. MASTA Sp. z o.o.
Rok wydania: 2002
Cena: 59,00 zł
Zamówienie
PRZEDMOWA 6 1. Wczoraj, dziś i jutro chłodnictwa termoelektrycznego (krótka dygresja historyczna) 8 1.1. Przeszłość 8 1.2. Dzień dzisiejszy 9 1.3. Przyszłość 10 2. Teoretyczne podstawy chłodnictwa termoelektrycznego 13 2.1. Efekt Peltiera 13 2.2. Efekty termoelektryczne i inne zjawiska zachodzące w półprzewodnikach 15 2.3. Energetyczne wielkości charakterystyczne termoelementu 16 2.4. Charakterystyczne stany pracy termoelementu 19 2.5. Efektywność chłodzenia termoelektrycznego w porównaniu z innymi metodami 21 3. Podstawy technologii termoelektryczności 26 3.1. Materiały i stopy termoelektryczne 26 3.2. Termoelektryczny moduł chłodniczy i technologia jego wytwarzania 31 3.3. Podstawowe parametry modułów i metody ich pomiarów 33 3.4. Seryjne termoelektryczne moduły chłodnicze 38 3.5. Wielostopniowe moduły kaskadowe. Graniczne możliwości chłodzenia termoelektrycznego 40 3.6. Zunifikowane agregaty termoelektryczne 45 4. Termoelektryczny sprzęt domowy i biurowy 50 4.1. Chłodziarki i termostaty użytku domowego 50 4.2. Biurowy sprzęt chłodniczy 63 5. Chłodziarki termoelektryczne dla środków transportu 68 5.1. Przenośne chłodziarki i zamrażarki 68 5.2. Chłodziarki stałe 74 5.3. Klimatyzatory termoelektryczne dla środków transportu 83 5.4. Chłodziarki do napojów 89 6. Przemysłowe i handlowe wyposażenie termoelektryczne 93 6.1. Szafy i witryny chłodnicze 93 6.2. Schładzacze cieczy 95 6.3. Wytwornice lodu i zamrażalniki 101 7. Termoelektryczne urządzenia chłodnicze do aparatury elektronicznej 118 7.1. Urządzenia chłodnicze do fotoelementów 118 7.2. Urządzenia chłodnicze w technice laserowej 123 7.3. Urządzenia chłodnicze w aparaturze radioelektronicznej 124 7.4. Urządzenia zintegrowane 126 8. Zastosowanie termoelektryczności w medycynie i technice laboratoryjnej 131 8.1. Urządzenia chłodnicze dla krioterapii i kriochirurgii 131 8.2. Termostaty do preparatów medycznych i biologicznych 135 8.3. Wyposażenie laboratoryjne 138 8.4. Inne zastosowania chłodzenia termoelektrycznego 144 9. Obliczanie i projektowanie termoelektrycznych urządzeń chłodniczych 147 9.1. Ogólna analiza energetyczna przy projektowaniu chłodziarek termoelektrycznych 147 9.2. Obliczanie zysków ciepła do komory chłodniczej 154 9.3. Obliczenia agregatu chłodniczego 157 9.4. Rola warunków wymiany ciepła między agregatem i ośrodkami 161 9.5. Łączenie chłodziarek termoelektrycznych z innymi Źródłami zimna 165 10. Badania i eksploatacja chłodziarek termoelektrycznych 171 10.1. Charakterystyki dynamiczne chłodziarek termoelektrycznych i sposoby zwiększenia szybkości ich działania 171 10.2. Źródła zasilania elektrycznego urządzeń termoelektrycznych 176 10.3. Zasady regulowania temperatury w chłodziarkach termoelektrycznych 178 10.4. Badania chłodziarek termoelektrycznych 188 10.5. Zapewnienie stabilności warunków temperaturowych podczas pomiaru 193 10.6. Eksploatacja i naprawa chłodziarek termoelektrycznych 196 Zakończenie 199 Załączniki 200 Literatura 209 PRZEDMOWA Współczesna technika chłodnicza obejmuje około trzech dziesiątków odrębnych działów i towarzyszy człowiekowi przez całe jego życie. Kontakt z chłodnictwem w niektórych przypadkach rozpoczyna się jeszcze przed narodzinami człowieka, wtedy gdy nasienie wykorzystane do sztucznego zapłodnienia jest uprzednio przez pewien czas przechowywane w niskiej temperaturze pojemnikach specjalnych pojemnikach kriogenicznych. Kontakt ten kończy się po śmierci, kiedy ciało zmarłego przed złożeniem do grobu jest przechowywane w komorze chłodniczej w kostnicy. Chłodnictwo termoelektryczne w zasadzie plasuje się w obszarze tzw. chłodnictwa małego, czy też nieprzemysłowego, wykorzystywanego w gospodarstwach domowych, biurach, placówkach handlowych i zbiorowego żywienia, do produkcji aparatury medycznej i ogólnego przeznaczenia oraz w technice pomiarowej. Małe chłodnictwo okazuje się najbliższe przeciętnemu użytkownikowi wyrobów techniki chłodniczej, z którymi styka się on, często nie mając najmniejszego wyobrażenia o zasadach działania eksploatowanego urządzenia chłodniczego. W tym świetle małe chłodnictwo można określić jako dziedzinę najbardziej reprezentatywną, gdyż właśnie na jego podstawie wnioskuje się o poziomie i postępie techniki chłodniczej w całości. W szybkim tempie rośnie asortyment usług chłodniczych, wzbogacony ostatnio o przechowalnictwo chłodnicze z póŹniejszym ogrzewaniem towaru, przechowywanie w atmosferze kontrolowanej, szybkie zamrażanie, wytwarzanie lodu, termiczną regulację wilgotności, programową regulację temperatury itd. Jednak zakres problemów dotyczących techniki chłodniczej nie ogranicza się jedynie do wielości zadań i obszarów zastosowania. Nie mniejsza jest także różnorodność sposobów i technicznych środków realizacji procesu chłodzenia. Z podręczników chłodnictwa znane są następujące procesy i zjawiska fizyczne, wykorzystywane w celu odprowadzania ciepła: 1. Przemiany fazowe (topnienie, wrzenie, sublimacja, rozpuszczanie soli); 2. Rozprężanie gazu z wykonaniem pracy (w turbinie); 3. Ekspansja sprężonego gazu bez wykonania pracy - dławienie nazywane także efektem Joule’a-Thomsona; 4. Termoelektryczny efekt Peltiera; 5. Wirowy rozdział temperaturowy (efekt Ranque’a); 6. Chemiczne reakcje endotermiczne (przebiegające z pochłanianiem ciepła). W ostatnim dziesięcioleciu zbiór ten uzupełniono nowymi metodami chłodzenia, pośród których znalazły się efekty termoakustyczny i termojonowy. Każda dziedzina techniki chłodniczej, opierająca się na jednej z wyszczególnionych metod, posiada swoją teorię i zastosowanie praktyczne w postaci odpowiedniego wyposażenia technicznego. W wydanej w ostatnich latach literaturze specjalistycznej, dotyczącej chłodnictwa termoelektrycznego, znaleŹć można informację, że efekt Peltiera jest pierwszym, jednak nie jedynym spośród odkrytych zjawisk termoelektrycznych i termogalwanomagnetycznych. W sumie klasyfikuje się obecnie ponad 20 zjawisk zachodzących w półprzewodnikach, związanych ze zmiennością temperatury w ich objętości. Spośród nich do praktycznego wykorzystania na obecnym poziomie techniki nadaje się tylko 5 lub 6. Oprócz wspomnianego efektu Peltiera najczęściej spotyka się efekt Ettingshausena, który najwyraŹniej występuje w stopach wykonanych na bazie antymonku bizmutu (BiSb) i jest wykorzystywany do obniżania temperatury do poziomu w zakresie od -50°C do -130°C. Współczesny stopień praktycznego wykorzystania chłodnictwa termoelektrycznego do tej pory nie znalazł dostatecznego odzwierciedlenia w polskiej literaturze technicznej i czasopismach specjalistycznych. Brak produkcji termoelektrycznych modułów chłodniczych i urządzeń termoelektrycznych w kraju także nie sprzyja wypełnieniu tej luki informacyjnej. Stan ten występuje na tle gwałtownego rozwoju techniki termoelektrycznej praktycznie na całym świecie, w tym również u najbliższych sąsiadów Polski - w Niemczech, w Szwecji, na Ukrainie i w Rosji. Jednocześnie na polskim rynku coraz częściej zaczynają się pojawiać zachodnioeuropejskie chłodziarki przenośne i inne wyroby termoelektryczne. Pomimo szybkiego postępu obserwowanego w chłodnictwie termoelektrycznym, wydanie książki o termoelektrycznym wyposażeniu chłodniczym ciągle jeszcze stanowi rzadkość, nawet w krajach przodujących w tej dziedzinie. Wiele informacji na temat termoelektrycznej techniki chłodniczej zamieszczono w Internecie, pomijając jednak niemal całkowicie nieodzowną w tym przypadku systematykę. Nie zawsze autorzy takich stron internetowych są dostatecznie kompetentni w teoretycznych i praktycznych zagadnieniach dotyczących termoelektryczności, co sprawia, że przy wykorzystywaniu zaczerpniętych stamtąd informacji należy wykazywać pewną ostrożność. Celem tej kiążki jest zaznajomienie polskich czytelników z możliwościami chłodnictwa termoelektrycznego i współczesnym poziomem rozwoju termoelektrycznego wyposażenia chłodniczego o różnorodnym przeznaczeniu praktycznym. Przeważający udział w tej publikacji Źródeł rosyjskojęzycznych oraz wyrobów wywodzących się z krajów Wspólnoty Niepodległych Państw jest związany nie tylko z pochodzeniem autora. Ukraina zajmuje jedno z pierwszych miejsc w Europie w dziedzinie termoelektryczności, dzięki swojemu wkładowi w stworzenie podstaw naukowych tej dyscypliny oraz licznym pionierskim opracowaniom nowych wyrobów termoelektrycznych, których seryjną produkcję wdrożono nie tylko na Ukrainie, ale i daleko poza jej granicami. Dorobek ponad 20 lat pracy w wyspecjalizowanych zespołach naukowo - badawczych i produkcyjno - konstruktorskich, działających w Kijowie, Odessie i Czernowicach, pozwolił autorowi zebrać nagromadzone doświadczenia i pokrótce przedstawiæ je w tej książce. Łączy ona w sobie elementy monografii, podręcznika oraz poradnika i jest przeznaczona dla szerokiego kręgu czytelników: studentów specjalności technicznych, pracowników naukowych, konstruktorów, specjalistów z dziedziny chłodnictwa, jak i towaroznawców. Autor składa swoje serdeczne podziękowania akademikowi L.I. Anatyczukowi za wartościowe uwagi o charakterze metodologicznym, dr inż. W.J. Zadirace, S.F. Kirsenko i W.A. Dañko, uczestniczącym w opracowaniu i badaniach niektórych wyrobów, pracownikom kijowskich zakładów naukowo-produkcyjnych "Westa", "Lodotechnika", "Termiks" i "Moduł" za udostępnienie informacji, dr inż. B. Zakrzewskiemu i współpracownikom z Zakładu Chłodnictwa Politechniki Szczecińskiej za wsparcie techniczne i organizacyjne oraz szczególnie B. Targańskiej i W. Targańskiemu za ich duży wysiłek przy korygowaniu i tłumaczeniu rękopisu oraz przygotowaniu go do publikacji.