125. 126.

127.

128.

129.

130.

131. 132.

133. 134. 135. 136. 137. 138.

139. 140. 141. 142. 143.

144. 145. 146. 147. 148.

149. 150. 151.

152.

153. 154. 155. 156.

Birnbaum С, Birnbaum М. Measurement ol laser energy end power. - Proc. IEEE. 1967. 65. N 6. p. 1026-1031.

Brown D. A. H., Chasmar R. P., Fellgett P. B. The construction ol radiation thermocouples using semiconducting thermoelectric materials. - J. Sci. Instrum., 1953. 30. N 6. p. 195-199.

Cartwlght C. H. Uber die Empfindlichkeit von Thermosaulen MIkroradiometern, Radlometern und Bolometern. - Z. Phys.. 1934. 92. N- 1/2, S. 153-171. Cary H., George K. P. A sensitive high speed radiation thermocouple. - Phys. Rev., 1947. 71. N 4, p. 276-277

Chase S. C. Infrared radiometer for the 1969 Mariner mission to Mars. - Anpl. Opt., 1969 , 8, N 3, p. 639-643.

Chopra K. L., Baht S. K., Randlett M. R. Thermopower In thln-fllm copper-constantgn couples. - J. Appl. Phys., 1968. 39. N 3, p. 1525-1528. Daly R. T. Measuring laser performance.- Microwaves, 1964, N 1, p. 50-58. Day G. W., Gaddy O. L., Iversen R. J. Detection of fast infrared laser pulses wijh thin film thermocouples.- Appl. Phys. Lett., 1968. 13. N 9.

De Waard R., Wormser E. M. Description and properties of various thermal detectors. - Proc. IRE. 1959, 47, N 9. p. 1508-1513.

Edwards J. G. An accurate carbon cone calorimeter for pulsed lasers - a. Sci. Instrum., 1967, 44. N 10. p. 835-838.

Eisenman W. L., Bates R. L., Merriam J. D. Black radiation detector.- J. Opt. Soc. Amer., 1963, 53. N 6, p. 729-734.

Eisenman W. L., Bates R. L. Improved black radiation detector - J. Opt Soc. Amer., 1964, 54, N 10, p. 1280-1281.

Fellgett P. B. Dynamic impedance and sensitivity of radiation thermocouples. - Proc. Phys. Soc. B, 1949, 62. N 352. p. 351-359. Firestone F. A. Radiation thermopile desing.- Rev Sci. Instrum., 1930. 1, N 11. p. 630-649.

Fritsche L., Wolf F.i Schaber A. Zur Struktur und Entstehung schwarzer wismutaufriampfschlchten. - Z. Naturfosch. A. 1961. 16, N 1. S. 31-36. Gordon R. An instrument for the direct measurement of intense thermal radiation.- Rev. Sci. Instrum.. 19 63. 24. N 5. p. 366-370. Gordon R. A transducer for the measurement of heat-flow rate. Trans. ASME C. 1960. 82. N 4, p. 396-398.

Gelling L. Das Thermoelement als Strahlungsmesser. - Z. anfiew. Phys.. 1951. 3. N 12. p. 467-477.

Gruppe der thermoelekrischen und bolomefrischen Warmestrahlung - Semp-fanger fon Тур PTH-10, РТН-П. PTH-12. PTH-20. PTH-30. БН-10 UdSSR. - [S. 1.; S. a.] - 2 S.

Harris L. Thermocouples for the measurement of small intensities of radlati ons.- Phys. Rev., 1934. 45. N 9, p. 635 -640.

Hase R. Thermoelement fur Strahlungsmessungen.- Z. Phys., 1923. 15. N 1, S. 52-53.

Heasf spy infrared thermometer: Catalog W-100.-Los Angelos: William Wahl Corp. 1976.- 4 p.

Hilger Schwarz thermopiles: Techn. Data Sheet N 3-lOD.. London: R. P. I. Ltd., [S. a.] -4 p.

Hornig D. F., OKeefe B. J. The desigh of fast thermopiles and the ultimate sensitivity of thermal deteclors. - Rev. Sci. Instrum., 1947, 18, N7, p. 474-482.

INFRAPYR. Тур FE 4340. - Jena; Burgau: Inst. Warmetechn. und Automa-tisler. Silikathuttenlndustrle, 1976.-4 S.

Ito if. Thermal detectors of optical radiation.- J. Ilium. Eng. Inst. Jap., 1974, 58. N II. p. 589-597.

Jacob J. H., Pugh E. R., Dougherty J. D., Northam D. B. An absolute method of measuring energy outputs from COj lasers.- Rev. Sci. Instrum., 1973. 44. N 4, p. 471-474.

Jennings D. A. Caiorimetric measurement of pulsed laser output energy. - In: Conf. Precis. Electromagn. Meas. June 21-24. Boulder, (Col.), 1966, p. 13-14.

Jennings D. a., West E. D. A laser power meter for large beams.- Rev. Scl. Instrum., 1970, 41, N 4. p. 565-567.

Johansen E. S. Uber die Vakuumthermosaule als Strahlungsmesser.- Ann. Phys., 1910, 33. N 4. S. 517-536.

Johansen E. S. Notiz fiber die Konstruktion empfindlicher Thermosaulen.- Phys. Z.. 1913, 14. N 20. S. 998-1000.

Jones R. V. The desing and construction of thermoelectric cells.-. J. Scl. Instrum., 1934. II. N 8, p. 247-257.

157. Jones R. C. Factors of merit for radiation detectors.- 3. Opt. Soo. Amer. 1949. 39. N 5, p. 344 -356.

158 Jones R. C. Phenomenologlcal description of the respose and detecting ability of radiation detectors.-Proc. IRE, 1959. 47. N 9, p. 1495-1502.

159. Keltock H. A. A calorimeter for Infra-red laser power measurement.-J. Scl. Instrum.. 1969. 2 N 4, p. 377-378.

160. Kerkhof F. Untersuchungen Qber die Oberflache von Vakuumthermoelemen-ten.-Ann. Phys., 1938. 31, N 4, S. 315- 336.

161. Kllllck D. E., Batemen D. A., Brown D. R. et at. Power and energy measuring techniques for solid state lasers. - Infrared Phys., 1966, 6, N 2. p. 85-109.

162. Kimoto K., Kamiya K., Nonoyama Af., Uyeda R. An electron microscope study of fine metal particles prepared by evaporation in argon gas at low-pressure. - Jap. J. Appl. Phys., 1963, 2, N 11, p. 702-713.

163. Koike R., Tafima I. Thin-film thermoelectric transducer for measurements of low-level power between 0 and 11 GHz. - Proc. lEE, 1974, 121, N 1, p. 28-32.

164 Koozekanani S. Debye P. P., Krutchkoff A., Giftan M. Measurements of

the laser output. - Proc. IRE, 1962, 50, N 2, p. 207. 165. Lebedew P. Vacuumthermoelemente ais Strahlungsmesser.- Ann. Phys.,

1902, 9, N 9. S. 209-213. 166 Li Т., Sims S. D. A calorimeter for energy measurements of optical ma-

sers.--Appl. Opt., 1962, 1, N 3, p. 325-328.

167. Mahboob Yasin M. Thermocouples.-Pakistan J. Scl., 1972, 24, N 1/2, p. 71-75.

168. Marshall R., Atlas L., Putner T. The preparation and performance of thin film thermocouples.-J. Sci. Instrum., 1966, 43, N 3, p. 144-149.

169 Mizushima Y. Entstehungsmechanismus s-hwarzer Metallaufdamplschichten.- Z. Naturforsch. A, 1961, 16, N 11, S. 1260-1261.

170. Afoss T. S. Modern infra-red detectors.-Adv. Spectrosc, 1959, N 1,-p. 175-213

171. Muto J., Asakura K.i Akechi K. On the fabrication and characteristics of, bismuth-antimony thermopile detectors. - Proc. Fujihara Mem. Fac. Eng. Keio Univ., 1970, 23. N 2. p. 65-70.

172. Neill A. H. High-energy light detector for use with pulsed ruby and glass lasers. - Appl. Opt., 1970. 9. N 10. p. 2392-2393.

173. Nowicki R. Accuracy of the substitution method in laser-radiatibn calorimeters.-Infrared. Phys., 1969. 9, N 1, p. 211224.

174. Offenberger A. A. Analysis of a thermocouple laser power meter. Appl. Opt., 1970, 9. N 11. p. 2594 -2597.

175. Pfund A. H. Bismuth black aud its applications.- Rev. Scl. Instrum., 1930, 1, N 7, p. 397-399.

176. Pfund A. H. The optical properties of metallic and crystalline powders.- J. Opt. soc. Amer.. 1933. 23, N 2, p. 375-378.

177. Ptyter E. K., Ball J. Infra-red absorption of deposited blacks.- J. Opt. Soc. Amer., 1948, 38, N 11, p. 988-989.

178. Rasmussen A. L. Laser energy and power measurement with a double reflecting plate calorimeter.-Rev. Sci. Instrum., 1970, 41, N 10, p. 1479- 1484.

179. Rayotube. Leeds Northrup International General Catalog, H0.000J.I73, Leeds Northrup Company, 1973, p. B72-B73.

180. Roess L. C, Dacus E. /V. The design and construction of rapfd-respon her-mocouples for use as radiation detectors in Infrared spectrographs.Rev. Sci. Instrum., 1945, 16, N 7, p. 164-172.

181. Sakurai K., Maruyama T. A milimeter-wave microcalorimeter. IRE Trans. Instrum., 1962. 11, N 3/4, p. 270-276.

182. Sakurai K-i Mitsuhashi Y., Honda T. A laser microcalorimeter.- IEEE Trans. Instrum. Meas., 1967j 1M/I6, N 3, p. 212-219.

183. Schmidt H. PrOfung der Strahlungsgesetze der Bunsenflamme..- Ann. Phys 1909, 29, N 5, p. 971-1028.

IB4. Schwarz E. Semiconductor thermopiles.-Res. Sci. and Appl. Ind., 1952, 5, N 9, p. 407-411.

185. Scott B. F. Fabrication and performance of cone calorimeters for laser energy measurements.-J. Sci. Instrum., 1966, 43, N 10, p. 685-687.

186. Sharp L. £., Holmes L. S., Stott P. £., Aldcroft D. A. A thin film thermopile for neutral particle beam measurements-Rev. Sci. Instrum., 1974. 45, N 3, p. 378-381.

187. Simms D. L., Hinkley P. L. An absolute radiometer for the range 0,1-2,5 cal cm- sec-! (0,4-lOw cm-).-J. Sci. Instrum., 1963, 40, N Б, p. 216- £20.

188. Smothers S. E., Maksymonko G. Calorimetric measurement of optical power from pulsed lasers.- IEEE Trans. Instrum. Meas., i972, lM/21 N 4 p. 430-433. . / .

189. Solid state calorimeter for laser energy measurement.- Nat. Bur. Stand. Techn. News Bull., 1971, 65, N 2, p. 45-46.

190. Siafsudd O., Stevens N. Thermopile performance in the far Infrared. - Appl. Opt., 1968. 7, N H, p. 2320-2322.

191. Stahl K. Infrarot-Detektoren.-Optik, 1968 , 27, N 1, S. 11-30.

192. Stair R.. Schneider W., Waters W., Jackson J. Some factors affecting the sensitivity and spectral rcsponce of thermoelectric (radiometric) detectors. - Appl. Opt., 1965, 4, N 6, p. 703-710.

\аз. Steam J. W. A radiometer for xontinuous wave laser radiation. - j. Sci. Instrum., 1967, 44, N 3, p. 218-219.

194. Stevens N. B. Semiconductora and semimetals. Vol. 5. Infrared detectors.- New York; London: Acad, press, 1970, chap. 7, p. 287-318.

195. Strachan D. C, Goodyear C. C. improvements in the response time of a Hilger-Schwarr thermopile. - J. Sci. Instrum., 1973, 6, N I, p. 90-94.

196. Strahlungspyrometer ARDOMETER. Betriebsanalysengerate und Temperatur-mepgerate; Kat. MPll, TeiU I. Bis. 3, 1977, S. 1/51-1/52.

197. Strahlungspyrometer ARDONOX. Betriebsanalysengerate und Temperatur-mepgerate: Kat. MPII. Teill 1. Bis. 3, 1977, S. 1/45-1/47.

\98. Strong J. Notes on radiation thermopiles. - Rev. Sci. Instrum. 1932 3. N 2, p. 65-70.

199. Tachoire H. Determination calorimetriqtie de Ienergie dun rayonnement laser. - C. r. Acad. Scl., 1964 , 258, N 26, p. 6093-6095.

200. Thornburg D. D., Wayman C. M. Thermoelectric power of vacuum-evapora-redAu-Ni thin-film thermocouples. - j. Appl. Phys., 1969, 40, N7,

201. Weihe W. K- Classification and analysts of image-formine systems. - Proc. IRE, 1959, 47, N 9, p. -1593-1604.

Ш. WinerS., Schwrnz F. Thermopile IR detectors. - Space/Aeronaut., 1963,

203. West E. D; Case W. E., Rasmussen A. L., Schmidt L. B. A reference calorimeter for laser energy measurements. - J. Res. Nat. Bur. Stand. A., 1972, 76, N 1, p. 13-26.

[Глава XV. ДРУГИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

§ 1. Термоэлектрический насос [9]

[Насос представляет собой устройство для перекачки электропро-1водной жидкости. Для его работы используется тепловая энергия, преобразуемая термоэлементом в электрическую и затем в энергию движения жидкости. Перенос жидкости осуществляется силами взаимодействия термоэлектрического тока, текущего через жидкость, с внешним магнитным полем. Для работы насоса может использоваться тепловая энергия как нагретой прокачиваемой жидкости, так и от постороннего источника тепла.

Основные достоинства насоса - простота конструкции, высокая надежность и непосредственное использование тепловой энергии для работы - позволяют применять его в системах автономного энергоснабжения, для интенсификации теплообмена различных устройств, перемещения контактной среды в сильноточных реле, для охлаждения радиоаппаратуры. В условиях производства термоэлектрический насос может применяться для перекачки жидких металлов, агрессивных или токсичных сред, для электромагнитной обработки расплавов, очистки от окислов и газовых включений. Он может быть использован и как расходомер.

Отсутствие в насосе движущихся частей и возможность работы без посторонних источников электричества позволяют применять его в системах теплообмена ядерного источника тепла .. с термоэлектрическим генератором, предназначенных для работы в условиях, требующих повышенной надежности,- в космосе, под водой и др.

Сведения о свойствах термоэлектрических насосов подробно изложены в монографии А. X. Черкасского Термоэлектрический насос [9].

1. Теория термоэлектрического насоса

Принцип работы и модели для расчета. В основу работы положено использование силы, возникающей в проводнике с током в магнитном поле. Этой силой осуществляется перенос жидкости в направлении, перпендикулярном магнитному полю и току. В термоэлектрическом насосе (рис. XV.1) для создания электрического тока в жидкости использован термопарный элемент. При расчетах допускается, что электрический ток протекает только между электродами перпендикулярно движению жидкости (ответвлением тока за пределами канала преиебрегается). В реальных конструкциях для

удовлетворения этому условию установлены электроизолирующие перегородки на входе и выходе канала (рис. XV.2). Для расчетов могут применяться упрощенные эквивалентные схецы, построенные на элементах со сосредоточенными параметрами (рис. XV.3). На рисунке Rp, i? - тепловые сопротивления ветвей термоэлемента, A7i= Ti- Т2 - разность температур между прокачиваемой и охлаждающей жидкостями, /? f контактные термические! сопротивления между термоэлементом и жидкостями, i?5- термическое сопротивление тепловых шунтов, по которому пере-

Рис. XV. 1. Схема термоэлектрического иасоса:

1 ~ канал с прокачиваемой жидкостью;

2 - замыкающая терйоэлемеиты шина;

3 - постоянный магнит; 4 - теплоотво-дящее ребро; S, 7 - термоэлементы; 6 - тепловая и электрическая вйоЛяцйя.

носится часть теплового потока, прошедшая мрмо термоэлемента; Грп = Гр + Гп - электрическое сопротивление последовательно включенных ветвей термоэлемента, Гщ - сопротивление токрподвода и то-козамыкающей шины, г, - сопротивление прокачиваемой среды между токоподводами, г. - сопротивление стенок канала, шунтирующее прокачиваемую среду; £р -термоЭДС термоэлемента, £ф-ЭДСин-

Рис. XV.2. Способ уменьшения ответвленного от канала электрического тока изоляционными перегородками:

1,4 - токозамыкающая шина; 2, 3 термоэлементы; 5 - стенка канала; 6 - изоляционная перегородка; 7 - направление движения жидкости; 8 - направление тока.

дукции, вызванная движением проводящей жидкости б магнитном поле; Fj, - магнитный поток, ;?j - магнитное сопротивление рабочего зазора, -магнитное сопротивление, описывающее рассеяние мяг-нитгюго поля, R. - магнитное сопротивление магнитопроводов, R- собственное сопротивление магнита. Ар, Ap. АРвых Ргр~ менты гидравлической схемы, обозначающие соответственно напор в канале, гидросопротивления входгюго и выходного патрубков, рабо* чего канала.

Основной характеристикой термоэлектрического насоса является его КПД, равный отгюшению механической энергии, переданной прокачиваемой жидкости, к затраченгюй тепловой энергии в единицу времени:

11 = WjQy,. (XV.1)

КПД можно представить произведением коэффициентов

где 11тэм ~ термоэлектромагнитный КПД, ip - гидравлический КПД, Т1ш ~ коэффициент, характеризующий потери по шунтирующим элементам, r]fj - коэффициент, описывающий отгюсительные затраты на возбуждение магнитного поля. Каждый из коэффициентов

11тэм = к/<3г.. (XV.3)

где Qy -тепловая мощгюсть, подводимая к термоэлементам;

АРк - ДРг

г = -. (XV.4)

где Ар - напор в канале на его длине, Арр - потери Давления в канале;

nmQTjQw, . (XV.5)

%=-<Зн/<Зг ~1-117я/ к.

где Q. - тепловая и полученная из нее электрическая мощность затраченные на образование магнитгюго поля. Величина I W = Др 1/ . (XV.6)

где - объем жидкости, прошедшей, через канал в единицу времени,

ДРк = /бк. (XV.7)

/ - плотность тока в канале, В - магнитная индукция, 1 - длина канала (размер в направлении движения жидкости).

Коэффициент т]р обусловлен трением жидкости о стенки, характером течения жидкости и т. д., т]ш - непроизводительными потерями тепла; оба коэффициента при совершенствовании конструкции стремятся к единице. Коэффициент т] при использовании постоянных магнитов равен едшие, так как в этом случае Q = 0, U = 0. Таким образом, основным в формуле (XV.2) является коэффициент 11тэМ в первую очередь зависящий от свойств материала термоэлементов и условий оптимизации конструкции.

Для его определения необходимо рассмотреть свойства преобразователя тепловой энергии в механическую. В идеальном случае он представляет собой термопару, нагруженную на эффективное сопротивление прокачиваемой жидкости, в которой генерируется ЭДС индукции.