Тепло для дома. Новые идеи

Эта задача по моему имеет следующие решение.
Делать термопары из листового материала, довольно тонкого, 0,2 - 0,3 мм а может и меньше, но длинного - длинна которого измеряется метрами. Тогда и эл. сопротивление будет не плохое.
Хотя связываться с термогенераторами дело не благодарное, КПД низкий, есть солнечные батареи, хотя для печи такие термомодули вполне подошли.
С одной стороны пламя печи, с другой стороны бак с водой который нагревается, между нити термомодуль с обеих сторон керамика и вода нагревается и эл энергия производиться.
Жалко такие термотодули не выпускаются.

 

Из таблицы видно что лучшими преобразователями будут на основе хромель - копеля. Не такой он и дорогой этот сплав, если делать ТЭП достаточно тонкими, но длинными термопарами. Но наверное всё же не выгодно, слишком малы напряжения при нагреве термопары на 1оС.

https://www.eti.su/articles/izmeritelnaya-tehnika/izmeritelnaya-tehnika_503.html

Термопара является основным элементом средств измерения температуры — термоэлектрических
преобразователей (ТЭП).
В соответствии с ГОСТ Р50431-92 в табл. 1 приведены пределы длительного (кратковременного) применения для различных термопар ТЭП, имеющих следующие обозначения:
ТВР (А) — вольфрамрений-вольфрамрениевые;
ТПР (В) — платинородий-платинородиевые;
ТПП (S, R) — платинородий платиновые;
ТХА (К) — хромель-алюмелевые;
TXK (L) — хромель-копелевые;
ТХК (Е) — хромель-константановые;
THH (N) — никросил-нисиловые;
ТМК (T) — медь-константановые;
ТЖК (J) — железо-константановые.
Таблица 1
Стандартные термоэлектрические преобразователи - термопары
Подгруппа ТЭП (термопары)
Условное обозначение НСХ
Диапазон длительного (кратковременного) применения, °С
Коэффициент преобразования мВ/°С * 103

ТХА
ХА (К)
-200...1000 (1300)
16,1...39,0
ТХК
ХК (L)
ХК (E)
-200...600 (800)
-200...700 (900)
28,5...87,8
26,3...79,8
ТНН
HH (N)
-270...1300 (1300)
0,9...36,2
ТМК
МК (T)
-200...700 (900)
16,4...61,7
ТЖК
ЖК (J)
-200...700 (900)
23,1...62,0

 

Термогенераторы с реально большим кпд (хотя бы больше одного процента) делают из полупроводников.

И тепло и электросопротивление определяется площадью. У тонкой полосы и электросопротивление плохое.

 

А как с нагревом полупроводников?
500оС выдержат.

 

У полупроводников обычно отрицательный ткс т. е. при нагреве носители зарядов становятся свободнее и сопротивления падают.

А по температурам полупроводники очень разные бывают. Из вики -

Материалы для ТЭГ (термоэлектрогенераторов)

• Теллурид висмута
• Теллурид свинца
• Теллурид сурьмы
• Селенид висмута
• Селенид сурьмы
• Теллурид германия
• Моносульфид самария
• Селенид гадолиния
• Станнид магния
• Силицид магния

Например теллурид висмута плавится при около 585 градусов. Но для реально эксплуатируемого термогенератора важна и скорость атмосферной азотно-кислородной коррозии при нагреве и величина теплорасширения чтобы все хозяйство подольше жило при термоциклировании. А звездногреющийся термогенератор на поверхности местной планеты будет термоциклироваться каждый оборот планеты вокруг своей оси.

Т. к. типовые термогенераторы с приличным кпд от термоциклирования имхо обычно и дохнут то условно безконечной по сроку службы конструкции после прикручивания к иногда топящейся дровами или чем-нить другим печки хватает на весьма малое время, а потом в нем рвется какая-нить из множества последовательных связей и ой.

А если делать из достаточно вязких металлов на сварке - то кпд весьма фиговый, но термоциклирование выдерживает подольше.

Реально долгоживущие термогенераторы которые ставят на выбрасываемые из местной системы космокорабли термопитаются от теплоисточника изотопного распада - достаточно стабильного.

Еще вариант греть газовой или иной горелкой длительного постоянного горения. Это если кто газом или жидким чем топится всю зиму или дольше.

 

Что-то там очень мутно с параметрами - реально полезным параметром кроме процента кпд является например удельная мощность на объем или вес. А смысла сравнивать "вес батареи на 12В" нету - если они отдают разные мощности.

"Существующие" элементы также генерят намного больше 0.1 В - с пары элементов между метал печкой и кастрюлей с холодной водой со льдом получается побольше 6В эдс или порядка 4в нагруженного напряжения для питания светодиодов на пару ватт и зарядки двух банок свинцовых акб.

Похоже на какой-то научнообразный отчет студентов типа фуфловой таблицы техникоэкономических показателей в конце дипломного проекта для сохранения самого главного текущего параметра - скорости попила бабла на максимальный срок.

Есть и другие мысли - принцип термоэлектрогенерации весьма малопонятен для текущей науки, и является в основном наблюдаемым эффектом примерно как и электромагнитная генерация. Так что может быть если лучше понять как делать достаточно эффективные термоэлектрогенераторы, то их кто-нить сделает.

 

У полосы 0,2 мм и длинной 2 метра площадь 400 мм2, не такая маленькая и площадь.

Полупроводники по моему не слишком подходят для печей.
Если газовая печь будет состоять из ТЭП хромель - копеливых сплавов, вполне возможно получать тепло и электроэнергию. В длинном сварном шве, если где то и будет не провар, это не так и страшно.
То что КПД ТЭП мал, не так и страшно, основная цель получение тепла, лишние Вт электроэнергии не повредят.

 

Термогенераторы на старых совковых керосинках наверное и были сварены из полос-пластин

но тоже достаточно коротких.

Вот в газовую печь лучше поставить более кпдшный полупроводниковый тэг - если подача газа равномерная и мощща горелок тоже.

 

Ещё бы знать его цену, тогда и можно делать выводы. Похоже не оправдается это не когда.

 

Цена если брать у китайцев и очень аккуратно таможить - весьма приемлемая. Если срочно надо - можно брать у криотерма, но по слухам это перемаркированый китай в основном по ценам для оккупированого населения.

При стабильной газгорелке кпд можно иметь даже на достаточно старых модулях на 260..280 градусов около 3 процентов, а новые на 400..500+ по слухам уже до 7 процентов разгоняют.

Это уже почти сравнимо с поршневой внутреннего сгорания генерацией при малых (сравнимых) мощностях около сотен ватт.

Пример типового генераторного модуля за примерно 2000 руб при перепаде температур с 230 до 50 градусов -
Size: 56mmx56mm
Open circuit voltage: 8.6volts
Internal resistance: 1.2 Ohm
Match load output voltage: 4.2V
Match load output current: 3.5A
Match load output power: 14.7W
Heat flow through the module: About 350 watts
Почти 15 электроваттов на выходе (при достаточно удобном напряжении и токе) при теплопотоке 350 ваттов и еще 50 выходными градусами можно греть воду для отопления. Кпд больше 4% - круто.
Теоретический срок службы без обслуживания - безконечно.
Если сравнить с 30 руб за хозбыт киловатчас от бензогенератора - то срок окупаемости примерно 180 дней, а дальше безконечность халявы при соблюдении условий эксплуатации.

 

Конечно КПД небольшой, но с такой ценой будущие есть. Три модуля и можно заряжать аккумулятор. Это уже что то.

 

Зато если это встроено в систему отопления, то это 4% от мощщи отопления в виде электромощщи. Без доп затрат на расходники.

Аккумулятор обвалит кпд еще раза в 2, поэтому выгодно жить и потреблять сразу - как и отопление.

Примерный ресурс при термоциклировании - сотни циклов, если затапливать осенью и до весны - это сотни зим (и лет между ними). На века типа.

 

Понятно что лучше сразу потреблять. Но газовые котлы не у всех, у кого они есть, есть и электроэнергия. Вряд ли они купят эти преобразователи. А вот электроэнергия в саду не у всех. Потопил печь, имеешь и освещение и ноутбук можешь подключить.

 

"Газовый котел" это только часть газгорелок бытовых. За 650 руб в начале прошлого года купил собранный зеками в исправительной колонии похоже ик термоизлучатель газовый на 2.8 киловатта (сталь, керамика и решетка возможно даже нихромовая или тоже стальная) - пока на нем шашлыки на кухне жарю, а потом к нему еще клапан с термопарой "пламя-газ-контроля" за 350 руб вроде в ленобласти докупил. Вот примерно и весь теплоисточник газовый для отопления и электрогенерации. Главное газ от пары или более баллонов подавать с переключением без погасания горелки.

 

Дорогое тепло на пропан - бутане около 3 рублей кВт*ч. Не для всех оно.