CC BY
67
Куликов В. А. Гали ну рое К.Н Курганский государственный университет, г. Курган
МЕТОД ХАРМАНА ПРИ ИЗМЕРЕНИИ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Высокоэффективные термоэлектрические материалы на основе теллуридов висмута и сурьмы требуют специальных методов получения и специальных методов измерения. В данной работе ставится задача определения основных параметров (б,у ч, г) термоэлектрических образцов методом Хармана[1].
Технология получения высокоэффективных и механически прочных термоэлементов на основе теллуридов висмута и сурьмы представлена на рис.1. Полученные образцы термоэлектрических материалов удобно исследовать на экспериментальной установке, где одновременно можно измерить коэффициент термоЭДС а, коэффициент электропроводности а, коэффициент электропроводности х, а также рассчитать термоэлектрическую эффективность.
X
В методе Хармана градиент температуры вдоль образца создается с помощью эффекта Пельтье. Когда ток течет через образец, один конец его нагревается, а другой - охлаждается. Если ток достаточно мал, то джоу-левым теплом можно пренебречь; выделяющееся или позлащающееся в эффекте Пельтье тепло зависит от первой степени тока, в то время как джоулево тепло зависит от квадрата тока. Чтобы можно было получить достаточную разность температур между концами образца, необходимо чтобы он имел достаточно высокий параметр эффективности.
На рис. 2 представлена схема измерительной установки на основе метода Хармана, модернизированная с учетом достижений современной измерительной техники (стабилизированные источники постоянного и переменного тока, использование компьютера для проведения измерительных операций и получения информации об образцах и т. д.).
Рис. 1. Получение монокристаллов и экструзированных образцов
СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 1
243
Полученные данные совпадают с измеренными на более прецезионныхустановках. Это свидетельствует о том, что метод Хармана является универсальным экспресс-методом для изучения термоэлектрических материалов и в производственных и в учебных целях.
Список литературы
1. ДраблДж., Голдсмит Г. Теплопроводность полупроводников. - М.:
Изд-во иностранной лит-ры, 1963.
2. Анатычук Л. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства:
Справочник,- Киев: Наукова думка, 1979.
Рис. 2. Блок-схема измерительной установки
При пропускании через образец переменного тока исключается возможность создания градиента температуры вследствие эффекта Пельтье, а измерение разности потенциалов между медными проводами термопар и зондами позволяли определить коэффициент электропроводности у исследуемого образца.
При пропускании через образец постоянного тока создалась разность температур между его концами. Тепло, создаваемое эффектом Пельтье на одном конце образца, переносилось со скоростью
П1
ZA TS I
где х ~ коэффициент теплопроводности, ДТ - разность температур между концами образцов, Э - площадь поперечного сечения, / - длинна образцов.
Согласно первому закону термоэлектричества, коэффициент Пельтье /7 = (хТ ■ Поэтому
1ссТ =
ZA TS I
(3)
По напряжению измеренному при прохождении переменного тока, и £, измеренному при прохождении постоянного тока, определяется коэффициенттермоЭДС:
г/
£_ « = ■ (4)
AT
Исходя из полученных и рассчитанных данных, можно вычислить коэффициенты электропроводности, теплопроводности и добротности образца:
II
CT
Х =
IaTl
Z
а2сг
(5)
Se~ ATS' x
Измеренные данные и расчеты для образцов при
ведены в таблице!
Таблица 1
№ LA Ui и2. Ti.K Т2.К а мкВ К О X Вт Z
MB мВ мВ (Ом*см)-1 м * грае К"1
1 0,5 2,25 2,97 0,68 0,87 291,9 297 139,8 1714 3,0 1,1
1 1 4,45 5,85 0,64 0,98 291 300 150,5 1733 3,6 1,1
2 0,5 8,35 11,4 0,56 0,99 288,7 300 258,7 473,9 2,5 1,2
2 1 16,6 22,4 0,45 1,238 285,7 307 269,6 477 2,9 1,2
Пухов A.C.
Курганский государственный университет, г. Курган
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ДЕЙСТВИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ СИЛ В ЗАМКНУТОЙ СИСТЕМЕ И СОЗДАНИЕ СПОСОБА ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИХ В ЭНЕРГИЮ
Рассматриваются проведение и результаты исследований по проблеме использования сил тяготения в замкнутой неравновесной системе с целью получения энергии; показано формирование структуры системы и гипотезы получения ее неравновесности; верификация (проверка) этой гипотезы как подтверждение возможности реализации способа преобразования гравитационных сил в энергию.
Развитие современных энерготехнологий, базирующихся "на сжигании" энергоносных материалов (дерева, угля, нефти и газа, урана), не являющихся к тому же неиссякаемыми, ведет к разрушению природы как органического процесса, обеспечивающего переход невидимых проявлений в различные физические формы, что приводит к постоянному циклическому изменению (развитию) породившего их процесса, т.е. самой природы. Этот сложнейший процесс осуществляется в многомерной реальности, в условиях вездесущей гравитации, силы которой крайне недостаточно используются человеком для получения от их действия полезной работы. В то же время, наряду с другими нетрадиционными экологически чистыми источниками энергии, использование гравитационной энерготехнологии отнесено к так называемым "критическим технологиям Российской Федерации".
Актуальность исследований в этой области определяет целый ряд преимуществ гравитационной энерготехнологии: отсутствие потребности в дорогостоящих энергоносителях; автономность энергоносителей и независимость их от внешних коммуникаций, стабильность энергоснабжения; безупречная чистота и доступность для индивидуальной эксплуатации. Благодаря этим достоинствам в последние годы появился ряд предложений и решений, втч. созданных на уровне изобретений, ориентированных в основном на использование сил тяготения при их преобразовании в энергию в равновесно-неравновесных системах [2, 3, 5]. Равновесная часть в этих системах используется для получения потенциальной энергии - подъема подвижных масс (гравитационных энергоносителей ГЭН) на заданную высоту, а неравновесная (силовая) часть обеспечивает при "падении" этих масс получение полезной энергии, приводя в движение и равновесную часть системы. Проверка этой гипотезы, доведенная до создания действующего образца (рис. 1), показала, что принципы действия таких систем, основанный на смещении
244
ВЕСТНИК КГУ, 2005. №2.
