§ 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СКРЫТОЙ ТЕПЛОТЫ ПЛАВЛЕНИЯ

Одним из возможных способов отвода тепла с горячих спаев термобатареи в изолированной системе может быть использование веществ с высокой скрытой теплотой плавления. Выбор веществ определяется условиями эксплуатации. К ним относятся: требуемый уровень стабилизации температуры охлаждаемого объекта величина температурного перепада, получаемого в термоэлектрическом холодильнике а также температура окружающей среды

Целесообразно выбирать составы с температурой плавления на 5—10° выше, чем температура окружающей среды. В этом случае объем, заполняемый веществом с высоким значением теплоты плавления, не нуждается в теплоизоляции.

Длительность поддержания стабильной температуры в термостате определяется величиной мощности выделяемой на горячих спаях термобатареи, скрытой теплотой плавления использованного вещества и его количеством.

Если скрытая теплота плавления исчисляется в килокалориях на грамм, то оценка удельной эффективности выбранного вещества может быть сделана по величине где плотность,

Время поддержания стабильной температуры можно с достаточной степенью точности оценить по формуле

где V — объем, заполненный веществом, снимаемая тепловая мощность, время, сек.

Таблица 4 (см. скан) Характеристика веществ с большой скрытой теплотой плавления

В табл. 4 приводятся характеристики некоторых веществ, которые могут быть использованы для указанной цели. Стабильность поддержания температуры в термостатированном объеме существенно зависит от теплопроводности вещества.

Рис. 44. Зависимость температуры в рабочей камере микрохолодильника от времени для случая теплоотвода на сплав Вуда (выделяемая термобатареей мощность равна

При использовании скрытой теплоты плавления металлов (или сплавов) тепловое сопротивление расплава невелико, что объясняется большой величиной его теплопроводности. В этом случае тепловой контакт с полупроводниковой батареей обеспечивается за счет металла, из которого сделан теплоприемник.

Теплопроводность солей значительно ниже, чем у металлов или сплавов, поэтому при их использовании приходится принимать специальные меры для уменьшения теплового сопротивления

в расплаве. В противном случае температура горячих спае» термобатареи медленно возрастает и стабилизировать ее внутри охлаждаемого объема не удается. Это нежелательное явление проще всего свести к минимуму путем развития поверхности радиатора внутри теплоприемного вещества.

В идеальном случае поверхность радиаторов должна представлять собой металлическую губку, заполненную солью в твердой фазе. В качестве примера использования вышеописанного метода теплосъема на рис. 44 приводится график зависимости температуры внутри рабочей камеры термоэлектрического микрохолодильника от времени. Теплопоглощающим веществом, в данном случае был сплав Вуда (объем 300 см3).

Температура окружающей среды 60°. Как видно из графика, время поддержания стабильной температуры превышает 2 часа.