الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۴۱
کد مقاله
ELC41
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
مولدهای ترمو الکتریک
نام انگلیسی
Thermo-Electric Generators
تعداد صفحه به فارسی
۲۷
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۷
کلمات کلیدی به فارسی
مولدهای ترمو الکتریک
کلمات کلیدی به انگلیسی
Thermo-Electric Generators
مرجع به فارسی
موسسه انرژی آزر
مرجع به انگلیسی
Azure Energy Ltd
کشور
مولدهای ترمو الکتریک
مولدهای ترمو الکتریک
مقدمه
مولدهای ترموالکتریک با استفاده از ولتاژ تولید شده حاصل از اتصال دو ماده مختلف حرارت را مستقیما به الکتریسیته یا برق تبدیل می‌کنند. این ماجرا از سال ۱۸۲۱ شروع می‌شود، زمانی که شخصی به نام توماس‌جان‌سیبک (Thomas Johann Seebeck ) به این نکته دست یافت که از یک مداری متشکل از دو ماده متفاوت با دماهای مختلف در نقطه پیوندی، جریان الکتریکی عبور خواهد کرد. این یافته تحت عنوان اثر سیبک خوانده می‌شود. جدا از تولید برق، این مضمون مبنایی برای ترموکوپل است که به طور وسیعی جهت اندازه‌گیری دما مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ولتاژ تولید شده با اختلاف دمای موجود بین دو نقطه اتصال متناسب می‌باشد. این ثابت تناسب (a) بعنوان ضریب سیبک نامیده می‌شود.
ترکیب سری ترموکوپلها به عنوان ترموپیل شناخته شده که در مقایسه با پیلهای ولتاژی، یک باتری شیمیایی است که المنتهای آنها روی یکدیگر قرار گرفته شده باشند. پیل حرارتی توسط لئوپولدو نوبیلی (Leopoldo Nobili ) (1835-1784) و ماکدونیوملونی (Macedonio Melloni) (1854-1798) توسعه یافت. این وسیله در ابتدا جهت اندازه‌گیری دما و نیز اشعه مادون قرمز مورد استفاده قرار می‌گرفت ولی به سرعت به عنوان یک منبع ثابت الکتریکی برای دیگر آزمایشات فیزیکی مورد استفاده قرار گرفت.
جرج سیمون اهم (George Simon Ohm) شاید یکی از مشهورترین اشخاصی بود که از این دستگاه استفاده کرد. در سال ۱۸۲۵ او در حال بررسی رابطه بین ولتاژ و جریان با استفاده از اتصال سیمهایی با مقاومتهای مختلف بین یک پیل ولتاژی- بصورت اتصال کوتاه کاملا نزدیک – بود که بعد از یک جرقه ابتدائی جریان، پلاریزاسیون سریع پیل باعث کاهش شدید ولتاژ و در نتیجه پیچیده کردن مقادیر اندازه‌گیری شد. اهم از راهنمایی همکارش استفاده کرد و پیل ولتاژی را با یک پیل حرارتی جایگزین نمود و بر این مبنا روش کار ساده‌تر شد. لازم به ذکر است که این ماجرا فقط چهار سال بعد از کشف اثر سیبک صورت گرفت.
بسال ۲۰۰۵ (۱۸۴ سال بعد از کشف اثر سیبک) جیسون‌ای‌هاپکینز(Jason A. Hopkins) (متولد سال ۱۹۷۱) کشف کرد که کارائی پیل حرارتی می‌تواند کاملتر باشد. این وسایل می‌توانند با استفاده از اختلاف دمائی زیر ۳۰ درجه سانتیگراد و با یکسری مواد کاربردی با کارائی بسیار خوبی ساخته شوند. بدینوسیله آلیاژهای نیکل و فلز معمولی (خالص) که از سال ۱۸۶۰ به بعد و یا شاید هم زودتر در دسترس بودند در ترموکوپلهای او مورد استفاده قرار گرفت. پیشرفتی که در روشهای کنترل مقاومت گرمایی به وجود آمد توسط طراحان قرنهای ۱۹ و ۲۰ مورد استفاده قرار نگرفت و طرح او اولین طرحی است که برای سیستمهای انرژی خورشیدی کم دما مناسب است.
تاریخ نشان می‌دهد که کلیه مولدهای ترموالکتریک که بین سالهای ۱۸۲۱ تا ۲۰۰۵ توسعه داده شده‌اند بر مبنای رادیو اکتیو، کک و یا احتراق گاز، به عنوان منبع حرارتی، با حداکثر حرارت ۷۰۰ درجه تا ۸۰۰ درجه سانتیگراد برای کک و گاز، عمل می‌نموده‌اند. در این نوع کاربردها راندمان تبدیل گرما به برق نبایستی مهم بوده باشد. به نظر می‌رسد که استراتژی تکنولوژی در گذشته افزایش ولتاژ یک ترموکوپل تکی با استفاده از مواد جدید نظیر نیمه هادیها بوده است.
مولدهای ترمو الکتریک
مولدهای ترموالکتریک در قرن نوزدهم
در این مبحث برخی از مولدهای ترموالکتریک (یا پیلهای حرارتی) سالهای اخیر نشان داده شده است.
از یک پیل حرارتی و نیز تمامی منابع الکتریکی زمانی می‌توان ماکزیمم توان را بدست آورد که مقاومت داخلی منبع با مقاومت بار متصل به آن یکسان باشد. از آنجاییکه مقاومت داخلی یک زنجیره از پیلهای حرارتی بسیار کوچک است این بدین معنی است که قابلیت تامین جریانهای بزرگ ولی تنها ولتاژهای کوچک وجود دارد مگر اینکه تعداد زیادی از آنها بصورت سری قرار گیرند.
ترموکوپل مارکوس (Markus)
نیروی محرکه الکتریکی (EMF) که بعنوان یک کوپل تکی و تحت نام «یک بیسیم از یک سلول دنیل» بیان می‌شد دارای ولتاژی برابر با ۵۵ میلی ولت بوده است. در این دستگاه فلز منفی آلیاژی متشکل از نسبت ۱۰:۶:۶ از آلیاژ مس، روی و نیکل، شبیه به نقره آلمان و فلز مثبت به نسبت ۱۲:۵:۱ از آنتیون، روی و بسموت بکار رفته است. روش کار بدین صورت بود که شمش آهنی a-b حرارت داده شده و سرهای باریکتر با فرو رفتن در آب خنک می‌شوند. عیب این طرح افزایش سریع مقاومت داخلی آن به دلیل اکسید شدن دو آلیاژ در نقطه پیوند می‌باشد.
…
مولدهای ترمو الکتریک
پیل حرارتی بکورل (Becquerel)
این پیل حرارتی در زمانی نامعلوم بین سالهای ۱۸۹۱-۱۸۲۰ توسط ام. ادموند بکورل اختراع شد. اتصالات (پیوندها) متشکل از سولفید مس برای یک فلز و نقره آلمانی برای فلز دیگر بودند. با توجه به شکل مشخص می‌شود که D مسیر جریان آب سرد برای اتصالات سرد می‌باشد که از B تامین شده و در C تخلیه می‌گردد. چنین به نظر می رسد که همین مسیر در طرف دیگر تنوره مرکزی E وجود دارد. گاز تنوره از طریق مولد A تامین می‌گردد.
…
مولدهای ترمو الکتریک
پیل حرارتی کلاموند (Clamond)
این پیل که با همکاری مور (Mure) توسعه داده شد، از آلیاژ روی ـ آنتیمونی بعنوان فلز اول و آهن بعنوان فلز دوم بهره برده است. این دستگاه گاز سوز بوده و می‌تواند در هر ساعت ۷/۰ اونس از مس را با استفاده از الکترولیزو و با مصرف ۶ فوت مکعب گاز در همان مدت زمان تجزیه کند. جریان خروجی در این شکل عجیب و غریب به صورت تخمینی اندازه‌گیری می‌شد به این دلیل که کاربرد اصلی این دستگاه در آبکاری بوده و در آن زمان آمپر مترهای کاربردی هنوز وجود نداشت. اتصالات متقاطعی که هر حلقه از کوپلها را به طور سری به هم متصل می‌کنند میان دو نوار باریک قابل مشاهده می‌باشند. همانطور که نشان داده شده است گاز از قسمت پایین سمت راست دستگاه وارد می‌شود و شی قوری شکل موجود در شکل در حقیقت یک رگولاتور فشار گاز است.
…
پیل حرارتی نئو (Noe)
اتصالات داغ در یک نقطه مرکزی به درون تنوره جهت داده شده‌اند. اتصالات سرد با استفاده از تابش و انتقال گرما (همرفت) از طریق نوارهای (لوله‌های) باریک عمودی بیرونی خنک می‌شوند، مخترع این دستگاه Fr.Neo وینی می‌باشد. نیروی الکتریکی (EMF) خروجی این پیل تقریبا برابر V2 و با مقاومت داخلی ۲/۰ اهم می‌باشد. این شرایط برای پیلی با ۱۲۸ زوج ترموکوپل مناسب است.
…
مولدهای ترمو الکتریک
پیل حرارتی هاک (Hauck)
نیروی الکتریکی (EMF) کوپل تکی به اندازه ۱/۰ یک سلول دانیال بود که آنرا به اندازه ولتاژی برابر با Mv110 می‌ساخت. ظرفیت جریانی متشکل از ۳۰ زوج از پیل حرارتی قابلیت داغ کردن یک سیم پلاتینیوم به طول ۲/۱ اینچ در حد قرمز شدن را داشته است که این بخش از مستندات ناقص بوده و هیچگونه اطلاعی در مورد اینکه ضخامت سیم چقدر بوده است در اختیار نداریم.
…
پیل حرارتی گلچر (Gülcher)
پیل حرارتی گلچر: سال ۱۸۹۸٫ این نمونه در موزه تاریخ دانشگاه پاویا در لومباردی ایتالیا قرار دارد.
باتوجه به شکل چنین به نظر می‌رسد که این دستگاه به وسیله اشتعال گاز و از طریق گاز درون توپی حرارت داده شده باشد.
مقاله‌ای از سال ۱۸۷۵
این مقاله جزئیات عملی جالب توجهی در رابطه با مسائل مربوط به مواد شکننده و نیز مشکلات جلوگیری از اکسیداسیون مواد زمانی که آهن به عنوان نیمی از کوپل، مانند پیل کلاموند، مورد استفاده قرار می‌گرفت را ارائه می‌دهد. همچنین در این مقاله پیشنهاد جالبی وجود دارد بر این اساس که جهت کاهش دمای اتصلات سرد، بخار پترولیوم روی آنها قرار گیرد که تبخیر حاصله نیز توسط اتصالات داغ صورت می‌گیرد. در ۱۸ نوامبر سال ۱۸۷۵ ، دکتر استون مقاله‌ای را در رابطه با ترموپیلها ارائه داده است.
مولدهای ترمو الکتریک
مولدهای ترمو الکتریک در قرن بیستم
یاماموتو (Yamamoto)
این پیل در سال ۱۹۰۵ توسط کینزو یاماتو (Kinzo Yamamoto) در ژاپن به ثبت رسید. در مورد این پیل جزئیات ناچیزی وجود دارد و بیشتر اطلاعات در زلزله توکیو سال ۱۹۲۳ از بین رفته است.
عنصر پی (P) شکل از جنسی متشکل از بیسموت، روی و آنتیمونی و با نسبت ساخته شده است. در تصویر، D گلوله p-شکل، E ، اتصال الکتریکی از جنس نیکل (احتمالا جنس آن با توجه به شکل از نقره نیکل است)، F پین جمع کننده حرارت از شلعه ، A اتصال فلزی الکتریکی و گرمایی و B یک باله خنک‌کن است.
…
ترماتیکس (Thermattaix)
به نظر می‌رسد که بریتانیا در برقی کردن وسایل در مقایسه با دیگر کشورهای اروپایی بسیار کند بوده است. نور را می‌توان بوسیله گاز فراهم ساخت و حرارت نیز توسط ذغال سنگ بوجود می‌آید ولی جهت راه‌اندازی رادیوها به برق نیاز بوده است که یکی از روشهای مد نظر بر این اساس استفاده از پیل حرارتی گازسوز بوده است. در مقابل روشی نیز وجود داشت که باید هر چند وقت یکبار منبع (آکومولاتور) افروزه‌ای سرب ـ اسید خود را به شهر برده تا آنرا شارژ نمود، که در برخی از مواقع کار ساده و راحتی نبوده است.
…
کک و چراغ گازی کاردیف
پست روسی ww2 : یک مولد ترموالکتریکی است که روی یک چراغ نفت سوز قرار گرفته است.
این دستگاه در دهه ۱۹۵۰ یکبار دیگر برای تغذیه رادیوها تولید شد. ولتاژ(های) خروجی نامعلوم بوده ولی از آنجایی که تصویری از این دستگاه در حال تغذیه یک رادیو پیچی موجود است، می‌بایستی به هر طریقی که ممکن است احتمالا بواسطه یک منبع تغذیه نوسان ساز ولتاژ بالایی تولید شود. در اینجا نوسان ساز یک دستگاه الکترومکانیکال شبیه به یک زنگ الکتریکی بوده که ولتاژ کم DC را به ولتاژ AC خالص برش داده تا بتواند برای یک ترانس افزاینده به کار رود. این نوسان سازها قبل از اینکه نیمه هادیها به وجود آیند به طور وسیعی در رادیوهای ماشین مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
مناطق دور دست
این دستگاهها برای استفاده در مناطق دور دست که نیاز به برق کم است و پیچیدگیهای یک موتور احتراق داخلی و موتورهای متناوب خوشایند نیست بسیار مفید است. گونه‌های مدرن و جدید بیشتر از اینکه از ترموکوپلهای ساده استفاده کنند از یک پیل حرارتی متشکل از ترکیب عناصر نیمه هادی تلورید ـ قلع ـ سرب استفاده می‌کنند. این اتصالات حرارتی کارائی بیشتری نسبت به ترموکوپلهای ساده و معمولی داشته و از اواسط دهه ۱۹۶۰ قابل دسترسی بوده‌اند. این دستگاه معمولا (البته در حال عکس) جهت خنک کردن سردکنهای خوابیده که امروزه کاملا رایج می‌باشند مورد استفاده قرار گرفت. مولدهای ترموالکتریک می‌توانند توسط واپاشی رادیو اکتیو نیز حرارت داده شوند و چنین دستگاههایی جهت تغذیه کاوشگرهای فضایی و مانند آن در جاهایی که به خاطر فاصله زیاد از خورشید نیروی خورشیدی امکان‌پذیر نیست مورد استفاده قرار می‌گیرند.
مولدهای ترمو الکتریک
بویلرها
این دستگاهها جهت کنترل شیر (سوپاپ) چراغ پیلوت در بویلرهای حرارتی مرکزی مورد استفاده قرار می‌گیرند. زمانی که پیلوت در حال سوختن است، پیل حرارتی ولتاژ موثری در حدود mV 750 برای تحریک یک سیم ـ پیچ یا سولنئید کوچک تولید می‌کند که این سیم ـ پیچ شیر (سوپاپ) پیلوت را باز نگه می‌دارد. این بدین معنی نیست که می‌توان سیستم گرمایشی مرکزی را بدون منبع الکتریکی راه‌اندازی کرد چرا که شیر گاز اصلی توسط برقی که به ترموستات داخلی اتاق وصل می‌شود عمل نموده و در هر صورت، پمپ نیز روشن نخواهد شد.
…
تلارکس (Tellurex)
ولتاژ خروجی این دستگاه برابر mV 750 بوده با این شرایط که دمای اتصال «سرد» ۴۱۶ درجه سانتیگراد (۷۸۰ درجه فارنهایت) و دمای اتصال گرم (داغ) ۷۶۰ درجه سانتیگراد (۱۴۰۰ درجه فارنهایت) می‌باشد. می‌دانیم که ۴۱۶ درجه سانتیگراد دمای سردی نیست اما این قطعه درون محفظه احتراق بویلر نصب شده است. با فرض آنکه از ترموکوپلهای Ni/Nicr استفاده شده است، می‌توان چنین نتیجه‌گیری کرد که دستگاه دارای ۵۵ ترموکوپل به صورت سری است.
بنابراین چرا از ترموکوپل برای این دستگاه استفاده شده است؟ دلیل چنین امری احتمالا به خاطر سادگی و قابلیت اطمینان آن است. به سختی می‌توان تصور کرد که یک پیل حرارتی به یک وضعیت خطرناکی تبدیل شود – این پیل در صورتی که داغ نباشد نمی‌تواند تولید الکتریسیته نماید.
…
نتیجه گیری
منبع الکتریسیته اغلب موارد استفاده شده در قرن ۱۹ را می‌توان برای قرن ۲۱ نیز تعمیم داد.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
