каждый, диаметром 5 мм и длиной 4,5 мм. К горячим спаям вмонтирован радиатор, обдуваемый воздухом. Холодопроизводительность батареи 12 Вт, максимальный рабочий ток 10 А, мощность 25 Вт. Регулировка температуры производится изменением тока через батарею [19].

Термохолодильник для лечения желудочных болезней. Применяется для лечения гастритного кровотечения и язв. Прибор содержит полупроводниковую батарею для охлаждения раствора этилового спирта до температуры -10-12 °С в резервуаре объемом 5 л. Жидкость прокачивают через помещенный в желудке больного баллон. Термобатарея состоит из шести термоэлементов размерами 5 X 10 X 10 мм, охлаждение батареи производится проточной водой, холодопроизводительность при токе 60 А равна 120 Вт.

Холодильник для животноводства. Разработаны варианты холодильников для хранения и перевозки спермы при пониженных температурах. В одном из

Рис. XI.58. Холодильник для животноводства:

/ - водяной бак; 2 -резиновое уплотнение; 3 - теплоотвод; 4 - датчик температуры; 5 -. пенопласт; 6 - с ъемнэя крышка; 7, - отверстия для залива н слива; В - металлический стакан; 9 - термобатарея; 10 - орёбрение [23]. .

первых вариантов прибора теплоотвод от горячих спаев термобатареи производился естественным теплообменом; объем камеры 80 см (для десяти ампул); батарея состояла из 18 термоэлементов размерами 5 X 5 X 10 мм, ток через батарею 8 А, напряжение 1,2 В; достигалось охлаждение до 2° С при температуре окружающей среды 20° С. Для работы при повышенных температурах окружающей среды применен принудительный теплоотвод вентилятором.

Вариант холодильника с объемом рабочей камеры 500 см приведен на рнс. XI.58. Здесь теплоотвод от горячих спаев термобатареи осуществляется объемом воды (20 л). Прибор снабжен регулятором температуры. Без смены воды обеспечивается температура от -2 до 3° С в течение 8 ч. Рабочий ток 6 А, напряжение 12 В, размеры прибора 270 X 430 X 300 мм, масса 25 кг.

Разработан микротермостат Холод-2 [1] для термостатиро-ванля биологических объектов при 14° С в условиях транспортировки. Точность статирования ±0,5 К npjH колебаниях температуры в интервале ± 50° С, охлаждениям подвергаются 104 биокапсулы размерами 10 X 30 X 60 мм. Допускаются вибрационные и ударные нагрузки до 15 g. Отвод тепла от горячих спаев термобатареи производится жидким теплоносителем с воздушным теплообменником. Потребляемая мощность 108-112 Вт.

Разработан холодильник, в котором для повышения экономичности охлаждаемый объект помещается в сосуд Дьюара, температура объекта снижается до необходимого значения рмобатареей, после чего холодильник от сосуда Дьюара отсоединяется, потребление электроэнергии прекращается. В приборе использована тер-

мобатарея, потребляющая ток 6 А при падении напряжения 1,66 В. Охлаждение горячих спаев воздушное, принудительное, от вентилятора.

Фирмой Whlrepool Сотр. (США) разработан аналогичный погружной охладитель, снижающий за один час температуру 2 л жидкости на 20 К. Максимальная холодопроизводительность 46 Вт, при перепаде температуры на термобатарее около 35 К холодопроизводительность 32 Вт. Потребляемая мощность 75 Вт, теплоотвод от горячих спаев осуществляется проточной водой, размеры 350 X X 70 X 30 мм. Погружные охладители выпускаются в ГДР: термобатарея потребляет 100 Вт при токе 20 А, в приборе применена система автоматики, срабатывающая при перегревах горячих спаев.

Другие типы термоэлектрических холодильников. Для транспортировки молочных проб, биологических растворов, медикаментов фирма Dr. Neumann, МеВ und Regeltecbnik* выпускает холодильник емкостью 23 Л. Размеры камеры 400 X 160 X 350 мм. Температура в холодильнике 8-12° С при температуре окружающего воздуха 20-25° С. Питание от сети постоянного тока 6 и 12 В и от переменного тока 220 В.

Термостат Градус предназначен для термостатировании биологических объектов при транспортировке и хранении в лабора- торных условиях. Температура поддерживается двухкаскадной термобатареей на уровне 2° С с точностью ± 0,5 К при колебаниях температуры окружающей среды ± 50° С и при вибрациях или удар-ных нагрузках до 10 е- Отвод тепла воздушный, принудительный микровентилятором. Потребляемая мощность около 10 Вт [51].

Термоэлектрическое охлаждение применяется и для термостатировании крови во время операций. Термохолодильник монтируется в аппарате сердце - легкие . При операциях на почке снижение ее температуры до 15° С позволяет предотвратить необратимые биохимические процессы при отсутствии кровообращения от 10 мин до 2 ч.

Миниатюрный холодильник для хранения лекарств разработан фирмой Sanyo (Япония).

Полупроводниковый холодильник применяется при операциях по удалению воспаленных миндалин. Он выполнен в виде V-образ-ной пластины, которая плотно облегает охлаждаемые участки миндалин с наружной стороны. Температура статируется на любом уровне в интервале от -15° С до 50* С [21.

§ 7. Кондиционеры

В полупроводниковых термоэлектрических кондиционерах помимо охлаждения используются возможности термоэлектрического подогрева и обеспечения режима относительно большой холодопроизводительности при малых перепадах температуры [30, 33, 36, 57].

Промышлеинье кондиционеры. В ГСКБ ТФП в 1966 г. разработан кондиционер КПР-5 для стабилизации температуры электронной аппаратуры и создания комфорта в кабине транспортной устадовки. При температуре окружающего воздуха 323 К достигается охлаждение до 308 К при холодопроизводительности 5800 Вт. Расход кондиционированного воздуха составляет 0,64 м/с, наружного - 1,8 м/с. Потребляемая мощность 16 кВт,

размеры 0,62 X 0,9 X 1,75 м. Аналогичная установка КР-6 разработана в 1967 .г.: прн температуре окружающего воздуха 323 К. охлажденного - 298 К холодопроизводительность составляет 7 кВт, потребляемая мощность 24 кВт, размеры 2 X 1,5 X 0,7 м. Опыт эксплуатации термоэлектрических кондиционеров показал их высокую надежность. Установки типа КР-1, КР-2, КР-3, разработанные ранее (в 1963-1964 гг.), проработали без отказа в течение (5,5-18) lOic. Интенсивность отказов 0,425 10 8 с- находится на уровне элементов электронной аппаратуры [10].

Рис. XI.59. Схема полупроводникового кондиционера с водяным теплообменом термобатарей:

/ - термобатарея; 2 - градирня; 3 - насос; 4 - вентилятор [49].

Рис. XI.60. Воздухоохладительный агрегат:

/ -фильтр; г -термобатарея; 3 - электродвигатель; 4 - вентилятор; 5-кожух; 6 - фильтр; 7 - поворотная решетка; 8 - неподвижная решетка; 9 - сосуд для сбора конденсата [9].

Опытные образцы кондиционеров с воздушным теплообменом разработаны в ЭНИН. Приборы эксплуатировались как в лабораториях, так и для кондиционирования помещения гидро.члектро-станции.

Холодопроизводительность составляет около 700 ккал/ч при охлаждении воздуха от 35 до 20° С, холодильный коэффициент около 2,3.

В работе [31] приведены параметры одного из вариантов промышленного коидипионера: холодопроизводительность 1,5 кВт, тепловыделение в режиме нагрева 2,48 кВт, температура охлажденного воздуха 3° С, производительность по кондиционированному воздуху 248 мУч.

В кондиционерах, где теплообмен с поверхностью термобатарей осуществляется проточной водой (рис. Х1.Б9), может достигаться большая .экономия термоэлектрического материала (в 3 - 4 раза) по сравнению с кондиционерами с воздушным теплообменом [49].

Фирмой (Carrier Сотр. разработана система кондиционирования в конторских помещениях. Использовано 28 агрегатов, расположенных в перекрытии. Холодопроизводительность составляет 1,2 кВт, при обогреве выделяется 1,7 кВт, количество подаваемого

воздуха 289 м/ч, точность поддержания температуры т*гО,25 К. Подтверждены экономическая целесообразность применения полупроводниковых кондиционеров, их надежность в работе.

Локальный кондиционер [9] предназначен дли использования в помещениях с повышенной температурой, в которых находится небольшое количество людей, например у пультов управления, в хирургических-операционных и послеоперационных палатах и др. Может применяться в тех случаях, когда общее кондиционирование приводит к большим затратам. Охлаждение производится путем обдува о.хлажденным воздухом. Вариант прибора изготовлен -во ВНИХИ. Кондиционер скомпонован из двух блоков: верхнего - воздухоохладительного - и нижнего, где вмонтированы приборы питания (рис. XI.60). В кондиционере использованы термобатареи (32 последовательно-соединенных термоэлемента сечением 20х 10 мм и высотой 2,5 мм), изготовленные из сплавов Z = 1,9- X X 10 К~. Теплоотвод водяной, расход 120 л/ч, количество охлаждаемого воздуха 140 л/ч. Размеры прибора 350 X 350X1340 мм. масгса 46 кг [9].

Кондиционеры бытового назначения. Первые варианты разработаны в лаборатории полупроводниковых тепловых насосов (ЛПТН) и изготовлены на заводе Сантехника . Предназначены для круглосуточного кондиционирования воздуха в небольшой жилой комнате. В них применена термобатарея из пяти секций по десять термоэлементов в каждой. Холодопроизводительность одно секции около 45 Вт. Обдув горячих и холодных спаев производится двумя независимыми вентиляторами. В режиме нагрева отопительный коэффициент составляет около 2,5 [23].

Термоэлектрические бытовые кондийионеры обладают следующими типичными параметрами: холодопроизводительность 1,5 кВт, тепловыделение в режиме нагрева 3,5 кВт, температура охлажденного воздуха 5-9° С, холодильный коэффициент 1, расход охлаждающей воды 0,5 мУч, производительность по кондиционируемому воздуху 750 м/ч, габаритные размеры 450X4.50X750 мм. В более мощном варианте кондиционера: холодопроизводительность 3 кВт, тепловыделение, в режиме нагрева 5,7 кВт, температура окружающего воздуха 5-9° С, холодильный коэффициент 0,8, расход охлаждающей воды 1,1 м/ч, производительность по кондиционируемому воздуху 1100 м*/ч. Габаритные размеры 500 X 500X ХЗОО мм-[31].

В СКБ Института физики АН АзССР разработан локальный кондиционер для узконаправленного охлаждения, обеспечивающий понижение температуры потока воздуха на 10-12° С. Выполнен единым блоком, в верхней части которого расположена термобатарея с радиатором холодных и горячих спаев, в нижней - устройство с элементами управления. Отвод тепла от горячих спаев - воздушно-испарительный, поэтому часть воздуха не нагревается а только увлажняется. Потребляемая мощность- 115 Вт [29].

Фирмы Sieniens и ASK разрабатывали климатические установки для жилых помещений. Аппарат монтируется под окном. В отопительном режиме на 1 кВт затраченной электрической мощности в помещение подается 2-3 кВт тепловой мощности. Предусмотрено автоматическое переключение режима работы от отопительного к охладительному и перерегулирование в заданном температурном интервале. Размеры копдициоиера 1000 X 800X100 мм.

Фирмой eBuderussche Eisenwerke Wet7lar разработан отопи-тельно-охладительный агрегат холодопроизводительностью 1,9 кВт.

Кондиционер для убежищ и вагонов разработан фирмой tWes-tinghouse . Обладает преимуществом перед компрессорными сцр-

темами - в кондиционере исключена возможность утечки токсичных газов хладоагента. Расчетный срок службы 100 тыс. ч, масса установки 136 кг, габаритные размеры 1000X1000 X 500 мм. i Другие конструкции. Разрабатываются и изготовляются термостатированные костюмы для работ в горячих цехах, для пожарников, пилотов, космонавтов, танкистов, для работы под водой. Схема одного из таких приборов приведена на рис. XI.61. Охлажденный термобатареей воздух подается в скафандр или костюм. Обдув горячих спаев и продув охлажденного воздуха производятся вентилятором.

Изготовлены кондиционеры для охлаждения электронной управляющей аппаратуры ракет (мощность 175 Вт,

Рис. XI.61. Кондиционер для скафандра:

/ -орёбрение для охлаждения горячих спаев термобатареи; 2 - канал для отвода охлажденного воздуха; S - орёбрение дли охлаждения воздуха; - термобатарея; 5-.вентилятор.

геометрические размеры 584X914X305 мм); охлаждение воздушное, от 8 высокооборотных вентиляторов [60].

§ 8. Бытовые охлаждающие устройства

Бытовые холодильники - одно из наиболее ранних направлений практического использования термоэлектрического охлаждения. Первые варианты бытовых холодильников разработаны в СССР в начале 50-х годов. Термоэлементы изготовлялись из РЬТе и ZnSb, добротность батарей Z составляла 0,6 10~К~, перепад температуры на термоэлементе около 18 К. Низкие показатели были обусловлены небольшой термоэлект{)ической добротностью материала и большими тепловыми потерями. Показатели постепенно улучшались вмеЬте с ростом добротности материалов и совершенствованием технологии изготовления термобатарей. В модели 1952 г. применены термоэлементы из BijTcg, перепад возрос до 30 К, холо- дильный коэффициент при перепаде 23 К достиг 0,15. В модели 1953 г. в холодильнике объемом 10 л перепад возрос до 40 К- В следующей модели 1954 г. использованы сплйвы на основе РЬТе -. PbSe и BijTes - SbTcg. Получены максимальные перепады до 60° G

при объеме холодильной камеры 55 л. При потребляемой мощности 40 Вт и окружающей температуре 19° С температура в центре холодильника достигала 2° С, при 30 Вт -2° С. В 1956 г. после улучшения термоэлектрических материалов для отрицательной ветви (BijTCg - BigScg) 120, 50] улучшились и покалателн опытных мо делей холодильников. Повышение термоэлектрической добротности создало благоприятные условия для перехода от водяного охлаждения к воздушному.

Модель на основе холодильника, в которой водя10е охлажде ние заменено воздушным, была разработана в 1957 г. Была улучшена теплоизоляция холодильника. Объем холодильной камеры составил 91 л. Камера разделена на два отсека, в верхнем температура понижалась до 5-6° С, в нижнем достигала -4 -i--6° С.

В холодильнике использовано 45 термоэлементов, потребляемая от сети мощность составляла 90-100 Вт. В улучшенных моделях 1959- 1961 гг. типа Айсберг уменьшено количество полупроводникового материала до 200 г, а также площадь воздушных радиаторов, увеличен объем холодильной камеры до 125 л.

Рис. XI.62. Схема бытового холодильника с водяным теплоотводом и увлажнителем:

/-вентилятор; 2 - электродвигатель; 3 - лопасти насоса; 4 - термобатарея.

Несмотря на дальнейшее улучшение конструкции бытовых холодильников и повышение их холодопроизводительности, они до настоящего времени не нашли широкого применения из-за более высокой стоимости и меньшей экономичности по сравнению с компрессорными и применяются только при относительно небольших объемах холодильных камер.

Изготовлен вариант такого холодильника ( Фонтан ) с объемом рабочей камеры 20 л с-водяным теплоотводом, в пени которого применен фонтанирующий увлажнитель УВ-1 (рис. XI.62). Использована термобатарея из восьми элементов с рабочим током 20 А и потребляемой мощностью 30 Вт. Для ее изготовления расходуется 30 г полупроводникового материала. Бытовой термоэлектрический холодильник ТЭХ-40 ( Чайка ) с рабочим объемом 40 л разработан ВНИХИ и заводом Коммунар [45]. Термобатарея изготовлена из прессованных тройных материалов на основе BijTCg термоэлектрической добротностью Z = 1,9 10 К~; в батарее 60 термоэлементов высотой 5 мм и сечением 4X4 мм . Отвод тепла воздушный принудительный от вентилятора К-95; при температуре окружающей среды 22° С в камере достигнуто снижение температу ры до 5° С. Средняя потребляемая электрическая мощность около 50 Вт, в режиме понигйенной мощности около 25 Вт.

В США с 1961 г. несколько фирм начали производство термохолодильников небольшой емкости (40-70 л).-Фирмой Wright разработан холодильник для гостиниц, кабинетов с морозилкой