Июнь 17th, 2013
Аналогично можно представитьЭффективный КПД циклаПоложив в этом выражении потери Л\ и Ыяж равными 0, получим, чтоТаким образом, в идеальном цикле без потерь предельный КПД равен точно термическому КПД цикла Карно.Реальный КПД термоэлектрического генератора можно определить из выражения (3.113). Обозначим R, га, ть — сопротивление нагрузки во внешней цепи и внутренние сопротивления термоэлементов а и Ь соответственно; fa, fb — площади полезного сечения термоэлементов; ра, рь — удельные электрические сопротивления материалов термоэлектродов; Яо, — теплопроводности термоэлементов; а, 1ъ — длины. Отдельные члены в формуле (3.113) выразим следующим образом:Так как в выражении (3.118) все члены положительны, то т)ф<1, значит, Т1ц.эф<;т1*. Сразу подчеркнем, что если величина137 rjf достигает в термоэлектрических генераторах больших значений, порядка 40—60%, то потери на теплопроводность и джоулево тепло, а это главные потери, уменьшают указанное значение на 85—95%, т. е. тф составляет всего 0,05—0,15.В значительной степени, как видно из выражения (3.118), тф определяется величиной Хга2 или обратной величиной г— =<х2(Яг), предложенной для характеристики качества термоэлектродных материалов А. Ф. Иоффе. Чем больше z, тем больше щ.Для увеличения z надо подбирать материалы с большими значениями а, малыми теплопроводностями и малым электрическим сопротивлением. Однако при уменьшении теплопроводности растет электрическое сопротивление материала, поэтому для получения максимального т]ф нужно искать оптимальные соотношения указанных физических параметров, а также геометрических размеров. Оптимальное значение этого соотношенияПриведем некоторые из применяемых материалов в соответствие с оптимумом z=f(T): теллуриды и селениды свинца и висмута (PbTe, PbSe, Bi2Te3, Bi2Se3) используются при относительно низких и средних температурах (300—900 К), оксиды и силициды металлов (Cr203+NiO; CrSi2, MnSi2, MoSi2 и др.) —при температурах до 1400 К.
