§ 7. ТЕПЛООТВОДЯЩАЯ СИСТЕМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕПЛОЕМКОСТИ

Одним из возможных способов отвода тепла от термоэлектрической батареи может быть использование материалов с высокой удельной теплоемкостью. В этом случае тепло, выделяющееся на горячих спаях термобатареи, будет расходоваться на увеличение температуры теплоприемника, являющегося своеобразным аккумулятором тепла.

Процесс передачи тепла от термоохлаждающёго устройства на теплоприемник будет нестационарным. С течением времени температура теплоприемника будет возрастать, и соответственно зтому количество принимаемого им от термобатареи тепла будет уменьшаться. Кроме того, теплообмен теплоприемника с окружающей средой также не будет постоянным во времени.

В первом приближении для количественной оценки основных параметров подобного устройства можно пренебречь теплообменом теплоприемника с окружающей средой, изменением теплоемкости с температурой и изменением со временем количества тепла, поступающего от термобатареи к теплоприемнику. В этом случае решение задачи значительно упрощается и для

определения массы теплоприемника можно с достаточной степенью точности пользоваться соотношением:

где масса теплоприемника, количество тепла, поступающего от термобатареи на теплоприемник, с — теплоемкость теплоотводящего материала, — время, в течение которого должна работать система, изменение температуры теплоприемника за время

Следует отметить, что приведенное соотношение справедливо при условии, что где величина, зависящая от геометрических размеров и некоторых физических параметров материала теплоприемника:

где теплопроводность, с — теплоемкость, кал. плотность, линейный размер, см.

Иными словами, величина характеризует скорость распространения тепла в материале теплоприемника.

Ниже приводится примерный расчет теплоотводящей системы, использующей теплоемкость материала. Задаемся следующими исходными данными:

1) термоэлектрическая батарея выделяет на горячих спаях

2) время работы батареи

3) по истечении 5 мин. температура теплоприемника должна возрасти не более чем на

4) в качестве материала теплоприемника используется алюминий

5) теплоприемник выполнен в виде цилиндра высотой 5 см.

Масса теплоприемника будет равна

Исходя из параметров заданного материала и геометрии теплоприемника, определяем величину :

Так как заданное время работы системы равно 300 сек., то условие выполняется и выбранное значение массы теплоприемника будет достаточным для удовлетворения поставленных требований.