Termopábel - Thermopile

Schéma diferenciálního teplotního termočlánku se dvěma sadami párů termočlánků zapojených do série. Dva horní termočlánkové spoje mají teplotu T1 zatímco dva spodní termočlánkové spoje jsou na teplotě T2. Výstupní napětí z termočlánku, ΔV, je přímo úměrná teplotnímu rozdílu, ΔT nebo T1 - T2, přes vrstvu tepelného odporu a počet spojovacích párů termočlánků. Výstup napětí termočlánku je také přímo úměrný tepelnému toku, q ", skrz vrstvu tepelného odporu.
Obrázek snímače tepelného toku, který využívá konstrukci termočlánku k přímému měření tepelného toku. Zobrazený model je snímač tepelného toku FluxTeq PHFS-01. Výstup napětí je pasivně indukován z termočlánku úměrný tepelnému toku senzorem nebo podobně teplotnímu rozdílu přes tenkovrstvý substrát a počtu párů termočlánků. Tento napěťový výstup z termočlánku snímače je zpočátku kalibrován, aby se dal do souvislosti s tepelným tokem.
Nesmí být zaměňována s Termofil nebo Termopyly.

A termopábel je elektronické zařízení, které převádí Termální energie do elektrická energie[1]. Skládá se z několika termočlánky připojeno obvykle v série nebo méně často v paralelní. Takové zařízení pracuje na principu termoelektrického jevu, tj. Generování napětí, když jsou jeho odlišné kovy (termočlánky) vystaveny teplotnímu rozdílu.[1]

Termočlánky pracují měřením teplotního rozdílu od jejich spojovacího bodu do bodu, ve kterém je měřeno výstupní napětí termočlánku. Jakmile je uzavřený obvod tvořen více než jedním kovem a existuje rozdíl v teplotě mezi křižovatkami a body přechodu z jednoho kovu do druhého, je vytvářen proud, jako by byl generován rozdílem potenciálů mezi horkým a studeným spojem.[2]

Termočlánky mohou být zapojeny do série jako páry termočlánků se spojem umístěným na obou stranách vrstvy tepelného odporu. Výstupem z dvojice termočlánků bude napětí, které je přímo úměrné teplotnímu rozdílu ve vrstvě tepelného odporu a také tepelnému toku vrstvou tepelného odporu. Přidání více párů termočlánků do série zvyšuje velikost napěťového výstupu. Termočlánky mohou být konstruovány s jedním párem termočlánků, složeným ze dvou spojů termočlánků, nebo několika páry termočlánků.

Termopily nereagují na absolutně teplota, ale vygenerovat výstup Napětí úměrné místnímu teplotnímu rozdílu nebo teplotnímu gradientu. Množství napětí a energie je velmi malé a měří se v miliwattech a millivoltech pomocí řízených zařízení, která jsou pro tento účel speciálně navržena.[3]

Termopiloty se používají k poskytování výstupu v reakci na teplotu jako součást zařízení pro měření teploty, jako je infračervené teploměry široce používané lékaři k měření tělesné teploty nebo v tepelné akcelerometry k měření teplotního profilu uvnitř utěsněné dutiny senzoru.[4] Jsou také široce používány v senzory tepelného toku a pyrheliometry[5][6] a bezpečnostní ovládací prvky plynového hořáku. Výstup termočlánku je obvykle v rozmezí desítek nebo stovek milivoltů.[7] Kromě zvýšení úrovně signálu lze zařízení použít k zajištění průměrování prostorové teploty.[8]

Termočlánek složený z několika termočlánků v sérii. Pokud má pravý i levý spoj stejnou teplotu, napětí se zruší na nulu. Pokud však existuje teplotní rozdíl mezi stranami, výsledné celkové výstupní napětí se rovná součtu rozdílů spojovacího napětí.
Termoelektrický jev
Termoelektrický napájecí modul Seebeck.jpg
Aplikace

Termopiloty se také používají k výrobě elektrické energie například z tepla z elektrických součástí, slunečního větru, radioaktivních materiálů, laserové záření nebo spalování. Tento proces je také příkladem Peltierův efekt (elektrický proud přenášející tepelnou energii), protože proces přenáší teplo z horkého do studeného uzlu.

Existují také takzvané termopilní senzory, což jsou měřiče výkonu založené na principu, že optický nebo laserový výkon se převádí na teplo a výsledný nárůst teploty se měří termopilem.[9]

Viz také

  • Seebeckův efekt, fyzikální účinek odpovědný za generování napětí v termopile
  • Termoelektrické materiály, vysoce výkonné materiály, které lze použít ke konstrukci kompaktního termočlánku, který poskytuje vysoký výkon

Reference

  1. ^ A b "Edice Woodhead Publishing Series in Energy", Pokroky v solárním vytápění a chlazení, Elsevier, 2016, s. Xiii – xviii, doi:10.1016 / b978-0-08-100301-5.09002-0, ISBN  9780081003015
  2. ^ Adams, Charles Kendall (1895). Johnson's Universal Cyclopedia: A New Edition. D. Appleton, A. J. Johnson. str. 116.
  3. ^ Montgomery, Ross; McDowall, Robert (2008). Základy řídicích systémů HVAC. Atlanta: Elsevier. str. 161. ISBN  9780080552330.
  4. ^ Mukherjee, Rahul; Basu, Joydeep; Mandal, Pradip; Guha, Prasanta Kumar (2017). "Přehled mikromechanických tepelných akcelerometrů". Journal of Micromechanics and Microengineering. 27 (12): 123002. arXiv:1801.07297. Bibcode:2017JMiMi..27l3002M. doi:10.1088 / 1361-6439 / aa964d.
  5. ^ "Glosář meteorologických pojmů (T) - NovaLynx Corporation". Citováno 17. listopadu 2016.
  6. ^ "Glosář". Citováno 17. listopadu 2016.
  7. ^ "Glosář". Archivovány od originál dne 3. března 2016. Citováno 17. listopadu 2016.
  8. ^ „Capgo - glosář senzorů“. Citováno 17. listopadu 2016.
  9. ^ Pineda, Diana Davila; Rezaniakolaei, Alireza (2017-08-22). Konverze termoelektrické energie: základní koncepty a aplikace zařízení. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. ISBN  9783527698134.

externí odkazy