§ 8. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАСТВОРОВ С НИЗКОЙ КРИОГИДРАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ

В качестве одного из методов отвода тепла от горячих спаев термоэлектрических батарей можно предложить использование водных растворов солей с низкой криогидратной температурой. Этот метод позволяет простыми средствами получить значительное понижение температуры горячего спая, что определяется выбором соответствующей соли. В табл. 5 приведены криогидратные температуры растворения некоторых солей.

Таблица 5 (см. скан) Основные характеристики растворения некоторых солей в воде

Здесь величина криогидратной температуры соответствует образованию кристаллов эвтектической смеси (льда и соли).

Можно предложить несколько различных решений указанной задачи. Однако из всех возможных конструктивных вариантов наиболее целесообразными представляются системы, в которых съем тепла осуществляется циркуляцией самого раствора или циркуляцией промежуточного теплоносителя, находящегося в хорошем тепловом контакте с криогидратным раствором.

Охлаждающее устройство для отвода тепла от горячего спая термобатареи конструктивно может быть выполнено в виде самостоятельного узла, соединенного с термоэлектрическим прибором двумя шлангами.

При выборе соли необходимо учитывать, что раствор, который будет использоваться для охлаждения, должен иметь минимальную агрессивность по отношению к циркуляционной системе. Нежелательно также присутствие в растворе твердого остатка, так как последний может значительно ухудшить условия охлаждения термобатареи; иными словами, необходимо применять соли с хорошей растворимостью.

Применение солей с высокой растворимостью позволяет при тех же объемах системы увеличить рабочий щнйг одной загрузки. При выборе соли одной из основных характеристик служит скрытая теплота растворения.

В табл. 6 приводится перечень солей, которые могут быть использованы для указанной цели. В эту таблицу включены не все вещества, приведенные в табл. 5, так как большинство этих солей имеет малую теплоту растворения. В таблицу также не включены различные цианистые соединения из-за их большой токсичности.

Из рассмотрения приведенных в табл. 6 солей видно, что наилучшую характеристику имеет азотнокислый аммоний который обладает сравнительно высокой теплотой растворения, низкой криогидратной температурой и высокой растворимостью. Следует отметить, что азотнокислый аммоний в большом количестве выпускается промышленностью и имеет незначительную стоимость. Для того чтобы можно было получить представление о требуемом количестве раствора, ниже приводится расчет для случая съема тепла с полупроводниковой батареи, выделяющей на горячих спаях Расчет выполнен Для следующих условий.

(см. скан)

При этих условиях приведенный коэффициент теплопередачи

Количество тепла, передаваемое резервуару с солью от окружающей среды,

Таблица 6 (см. скан) Криогндратные температуры растворения солей

где поверхность резервуара, перепад температур

Если

Для охлаждения раствора требуется отвести тепла

Для отвода этого количества тепла необходимо соли.

Количество тепла, подводимого каждый час к резервуару от полупроводниковой батареи и в результате теплообмена с окружающей средой,

Для обеспечения отвода этого тепла при повышении температуры раствора не более чем на 2° необходимо через каждый час делать загрузку

Таким образом, для стабильной работы полупроводниковой термобатареи в течение 6 час. требуется соли. Приведенный расчет справедлив при коротких хорошо теплоизолированных шлангах, соединяющих термобатарею с резервуаром, где находится раствор. При необходимости отнести резервуар с раствором на большее расстояние от термобатареи приходится учитывать теплообмен между шлангами и окружающей средой.

Была произведена оценка температурного перепада на дюритовых шлангах (длиной при скорости потока воды находящихся в камере со влажностью и температурой окружающей среды 25°. Перепад составил 1°, что

соответствует теплопритоку Таким образом, для успешной работы термоохлаждающего устройства при использовании дюритовых шлангов длиной необходимо дополнительно загружать ежечасно соли.

Рис. 48. Изменение температуры раствора азотнокислого аммония со временем (объем раствора выделяемая в раствор мощность

Для обеспечения понижения температуры горячего спая термоэлектрической батареи с указанными выше параметрами в течение 6 час. необходимо использовать

На рис. 48 показано изменение температуры раствора азотнокислого аммония со временем для объема в котором выделяется тепловая мощность Засыпка очередных порций соли производилась каждый час.