теля с температурой и отдает тепло окружающей среде (например, воздуху) при температуре Т. Мощность генератора N. и напряжение, которое должно подаваться на внешнюю цепь, считаются заданными, так как термоэлектрический генератор целесообразно рассчитывать для какой-то вполне конкретной внешней цепи. Теплотехнический расчет заключается в том, чтобы с помощью наилучшей системы теплообмена и предельно развитой поверхности спаев добиться минимальной плотности теплового потока, поступающего на горячие спаи батареи. Таким образом, теплотехнический расчет дает величины q-, Tj и X, а решением квадратного уравнения (11.46) определяется величина Т. После этого из (11.44) легко находится /. Как и раньше, следует, конечно, следить за тем, чтобы вес батареи не превысил разумных границ. Этот контроль легко осуществляется с помощью (11.43). Коэффициент полезного действия батареи находится из формулы (11.21).

При разбивке батареи на элементы следует учесть, что число последовательно соединенных элементов Шр в термогенераторе однозначно определено заданной величиной внешнего напряжения V, так как каждый элемент должен создавать разность потенциалов, равную (11.20). Поэтому

Некоторая свобода остается лишь в выборе числа таких параллельно соединенных цепей п. Очевидно, что

т. е. чем больше таких цепей, тем меньше сечение отдельного элемента, и наоборот. Поэтому выбор 5, или, что то же, п, должен диктоваться соображениями удобства при механическом и электрическом соединении элементов. Сечения же ветвей определяются через 5 по формулам (5.61), а сила тока, протекающего по ним, равна

/ = . (11.49)

Следует отметить, что термогенератор, как и батарея охлаждения, весьма чувствителен к изменению режима

Деля (11.53) на (11.54), имеем

gi (1 + 0>75fl) + (1 + 0,25fl) 1 Tl - Tg 0 (1 + 0,75a) + / (1 + 0,25a) ~ I Ti- Jg

(11.55)

работы. Если в цепи происходят колебания силы тока или изменяется интенсивность теплоотвода, то все параметры схемы, и в первую очередь к. п. д. и развиваемая мощность, могут резко отклоняться от расчетной величины.

Поэтому, если батарея рассчитывается на внешнюю цепь с переменным сопротивлением или работает в нестабильных температурных условиях, то ее конструкция должна предусматривать возможность включения по частям ее параллельных цепей, а также возможность использования их в нескольких стандартных режимах.

Расчет термобатареи, работающей в режиме максимальной мощности. Рассчитаем теперь термобатарею таким образом, чтобы мощность, развиваемая ею, была максимальна. В согласии с предыдущим, формулы (5.61) и (5.62), определяющие конструкцию термопар, сохраняют свою силу и в этом случае. Используя эти формулы, получим из (11.27)

Лшах =GTq , (11.50)

где

о,=±т±Щуш. (11.51)

преобразуя (11.50) с учетом (5.65) и (5.71), находим

Gjy Р (-1)2

Лшах--Го-. (И-52)

Эта формула отличается от (11.43) только иным значением входящей в нее константы.

Плотность потока тепла на спаях находится из формул (11.29) и (11.30):

1== 0 4 [(1 Ч-0,75а)Н-(1 Н-0,25а)], (11.53)

Яо = Т[(1 -f-0,75a)-f (1 -f 0,25а)]. (11.54)

Методика расчета. Принципиальная схема расчета термобатареи, работающей в режиме максимума мощности, та же, что и в режиме максимального к. п. д. Разница заключается только в том, что вместо формул (11.46), (11.44), (11.21), относящихся к режиму максимума т], необходимо использовать соответствующие формулы (11.55), (11,53), (11.28), относящиеся к режиму максимума N. Число последовательно соединенных элементов должно в этом случае определяться по формуле

mp = 2j~, (11.56)

которая заменяет собой формулу (11.47).

Характеристика экстремальных режимов. Чтобы произвести сравнительную оценку экстремальных режимов, полезно рассмотреть следующую задачу. Пусть два генератора работают в одном и том же температурном интервале (Tq, Т{), питая током одинаковую внешнюю цепь. Напряжение, подаваемое на эту цепь, а также мощность, расходуемая в ней, должны при этом считаться заданными. Пусть, далее, один из этих генераторов работает в режиме максимального к. п. д., а другой - в режиме максимальной мощности. Полученные выше результаты дают возможность сравнить эти два генератора с точки зрения их экономичности, а также удобства использования и изготовления.

Прежде всего, очевидно, что второй генератор будет давать меньший коэффициент полезного действия, чем первый. Деля (11.28) на (П.21), получим

---2ё- -

/шах

, / (1 + 0.75а)+ (1+0.25а)

Величина I чрезвычайно слабо зависит от температуры: при изменении от 1 до оо она даже при а = 1 изменяется не более чем на 0,5%. Это дает основание считать ее константой, зависящей только от а: при а = 0,6 Е= 1,147; при а=1 =1,24.

Возвращаясь теперь к сравнительной оценке различных параметров рассматриваемых термобатарей, укажем, что