Оценка возможности применения термоэлектрического преобразователя Пельтье в котельных для нужд АПК

Аннотация

Современные научно-технологические решения в агропромышленном комплексе (АПК) открывают широкие возможности повышения энергетической эффективности отрасли. Все активнее обсуждаются вопросы использования новых альтернативных видов энергии. В связи с этим в статье рассматривается один из способов применения альтернативного источника энергии, а именно возможность применения термоэлектрического генератора (ТЭГ) с элементами Пельтье на поверхности дымовой трубы газовой котельной. Основанием работы является предпосылка того, что тепло от сгорания топлива, уходящее с дымовыми газами, можно преобразовывать в электрическую энергию и использовать для потребителей собственных нужд котельной. Для реализации цели исследования произведен расчет потерь теплоты с уходящими продуктами горения для котельных агрегатов, определены необходимые параметры для разработки конструкции термоэлектрического генератора. По значениям рассчитанной температуры стенки дымовой трубы и на основании литературного обзора подобран термоэлектрический модуль. На разработанной физической модели ТЭГ с имитацией дымовых газов и комбинированным способом охлаждения произведено снятие экспериментальных характеристик тока и напряжения в зависимости от изменения температуры горячей стенки трубы при последовательном и параллельном соединении модулей. Наилучшие результаты показали три модуля при их последовательном соединении. Также было установлено, что максимальная температура для термогенератора имеет ограниченные значения, она не должна превышать температуру плавления припоя, который применяется в модуле. Для предлагаемой конструкции необходимо использовать специальные модули с тугоплавким припоем. Также установлено, что одним из значимых факторов, оказывающим влияние на КПД установки, является разность температур между его «теплым» и «холодным» сторонами. Поэтому наибольший энергетический эффект разрабатываемой конструкции будет наблюдаться только при использовании принудительной системы охлаждения модулей. По результатам работы установили, что предложенную конструкцию ТЭГ, устанавливаемую на внешней поверхности дымовой трубы, с учетом дальнейших доработок, можно использовать в качестве автономного источника энергии котельной.