Разработка термоэлектрического генератора для слаботочных систем сельскохозяйственных предприятий
Development of a thermoelectric generator for low-current systems of agricultural enterprises

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

термоэлектрический генератор, термоэлектричество, система охлаждения, уходящие газы, слаботочные системы

АННОТАЦИЯ

Авторы: Хабиров Фидан Фазитович, Вохмин Вячеслав Сергеевич

Современные научно-технологические решения в агропромышленном комплексе (АПК) открывают широкие возможности повышения энергетической эффективности отрасли. Особенно популярным автономным источником энергии может являться термоэлектрический генератор (ТЭГ), который работает от потерь тепла в тепловых сетях, в дымоотводных трубах и т.д. ТЭГ состоит из термоэлектрических модулей, количество которых зависит от необходимого выходного напряжения, он очень компактен, не имеет вращающихся частей. В связи с этим в данной статье производится сравнение технических характеристик, представленных производителем серийно выпускаемых термоэлектрических модулей, которые будут утилизировать тепловые потери теплотехнического оборудования, в том числе потери теплоты с уходящими газами на предприятиях АПК для автономного электроснабжения слаботочных систем сельскохозяйственных предприятий. Основанием работы является предпосылка того, что тепло, которое получается от сгорания топлива с дымовыми газами, теряется в окружающей нас среде, но все же данные тепловые потери можно преобразовывать в электрическую энергию и использовать для автономного электроснабжения слаботочных систем сельскохозяйственных предприятий. Для определения наиболее эффективных по получению электрической энергии термоэлектрических модулей была разработана экспериментальная установка ТЭГ. Перед разработкой конструкции ТЭГ были исследованы различные виды систем охлаждения, к которым относятся естественное и принудительное охлаждение, последнее оказалось наиболее эффективным в сравнении с естественным охлаждением. На разработанной модели ТЭГ с комбинированной системой охлаждения, которая включает в себя принудительную и естественную систему охлаждения, были сняты экспериментальные данные напряжения в зависимости от изменения температуры горячей воды в теплообменнике с нагреваемой стороны термоэлектрического модуля. Наибольший энергетический эффект разрабатываемой конструкции будет наблюдаться только при использовании принудительной системы охлаждения модулей. В процессе опытов проводились исследования на различных термоэлектрических модулях на способность получения термо-ЭДС, и был подобран наиболее подходящий термоэлектрический модуль для разработанной конструкции ТЭГ. По результатам работы установлено, что предложенную конструкцию ТЭГ для автономного энергоснабжения слаботочных систем сельскохозяйственных предприятий, с учетом дальнейших доработок, можно использовать в качестве автономного источника энергии.

Abstract:

NAME: Development of a thermoelectric generator for low-current systems of agricultural enterprises
AUTOR: Khabirov Fidan Fazitovich, Vokhmin Vyacheslav Sergeyevich

Modern scientific and technological solutions in the agro-industrial complex (AIC) open up wide opportunities for improving the energy efficiency of the industry. A particularly popular autonomous source of energy can be a thermoelectric generator (TEG), which operates from heat losses in heating networks, in chimneys, etc. The TEG consists of thermoelectric modules, the number of which depends on the required output voltage, it is very compact and has no rotating parts. In this regard, this paper compares the technical characteristics presented by the manufacturer of mass-produced thermoelectric modules that will utilize the heat losses of heat engineering equipment, including heat losses with exhaust gases at AIC for autonomous power supply of low-current systems of agricultural enterprises. The basis of the work is the premise that the heat that is obtained from the combustion of fuel with flue gases is lost in the environment around us, but nevertheless, these heat losses can be converted into electrical energy and used for autonomous power supply of low-current systems of agricultural enterprises. To determine the most efficient thermoelectric modules in terms of generating electrical energy, an experimental TEG facility was developed. Before developing the TEG design, various types of cooling systems were studied, which include natural and forced cooling, The forced cooling is the most effective in comparison with natural cooling. On the developed TEG model with a combined cooling system, which includes a forced and natural cooling system, experimental voltage data were taken depending on the change in the temperature of hot water in the heat exchanger on the heated side of the thermoelectric module. The greatest energy effect of the developed design will be observed only when using a forced cooling system for the modules. During the experiments, studies were carried out on various thermoelectric modules for the ability to obtain thermo-EMF (electromotive force), and the most suitable thermoelectric module for the developed TEG design was selected. Based on the results of the work, it was found that the proposed TEG design for autonomous power supply of low-current systems of agricultural enterprises, subject to further improvements, can be used as an autonomous energy source.