• Опыт использования пара и элементов пельтье для частного дома

Вот, наконец, и наступило настоящее лето- температура днем под 30, мы привычно занимаемся своими паровозами на нашей подмосковной базе, вдруг — бац, свет гаснет и исчезает без видимых причин на весь день.

На наивный вопрос, адресованный энергоснабжающей организации «А че такое!?» Прозвучал невозмутимый ответ: « Дык это, жара!» Так что готовьтесь – теперь у энергетиков запланированный коллапс может начинаться как только температура воздуха отклонилась от нулевой отметки в ту или другую сторону более чем на 15 градусов.

Слава Богу, в тот момент нам не нужен был электроинструмент и свет, а вот без приемника и без связи — (мобильник естественно в такие моменты оказывается наглухо разряженным) нам было не весело! Естественно в головах наших стали роиться мысли — как из такого положения нам выходить впредь.

На глаза попались элементы Пельтье, 2 года валяющиеся без дела. В общем идея стара как мир — используем эффект Зеебека нагреваем одну сторону элемента, другую охлаждаем, получаем ЭДС. Главная наша цель — создать устойчивую во времени максимальную разницу температур (естественно в допустимых для элемента пределах).

Греть решили паром с давлением 5 кГс/см – его температура — 150 градусов. Охлаждать колодезной водой с реальной температурой около 10 градусов. Итого разница получается 140 градусов. Для приема-отдачи тепла изготовили два стальных коллектора со шлифованными поверхностями для лучшей теплопередачи. К коллекторам приварены фланцы для их стягивания между собой. Конечно, лучше бы их сделать из меди, но извините – таких болванок ( ф 55мм.) я не смог найти!, да и не отшлифовать медь!

Парогенератор выполнен в виде «промышленного самовара», вертикальный жаротрубный котел объемом 23л, диаметр260мм., высота 500 мм. Естественно вся необходимая гарнитура: манометр, предохранительный клапан. С наружи котел теплоизолирован деревянной клепкой, стянутой двумя обручами. Котел топится как обычный самовар, от момента залива холодной воды до давления 5 очков проходит около часа.

Гораздо проблематичнее оказалось сделать эффективную систему охлаждения. Она пока еще в работе, но будет представлять открытую гравитационную систему с водо-воздушным теплообменником из меди. При испытаниях мы употребили 6 элементов Пельтье по 6 в. каждый, собрали их в последовательно- параллельную схему и получили 12 в. при токе около 2А. , чего с головой хватает для работы автомагнитолы, не говоря уже о зарядке телефона, можно подключить маленький телевизор. Честно говоря, мы остались не очень довольны показателями котла. Поверхность нагрева у него получилась маленькая- 0.16м. Хотелось бы раза в три больше! Но конструкция тогда бы получилась безумно дорогой и сложной, а главное неудобной в эксплуатации, что наверно неоправданно в данном случае.

Однако хочу отметить в защиту существующей конструкции, что прямое преобразование тепловой энергии в электрическую дает существенный выигрыш в КПД. И в самом деле сложно представить конструкцию с механическим генератором, способным давать напряжение 12в 2а. в течение часа всего затратив 3 кг дров! 

Много времени и сил ушло на переделку парового котла : изначально были 2 версии переделки, это модернизация существовавшего котла и изготовление нового. В конце концов решили делать новый с другой начинкой, но точно повторяющий внешние габариты старого. Это позволило сохранить старую дощатую теплоизоляцию и стягивающие ее обручи, арматуру котла. Появилось водомерное стекло, защищенное от случайных ударов стальным кожухом.

В новом котле жаровая труба диаметром 90 мм. в нижней трети длины преобразована в топочную камеру диаметром 200 мм. В итоге наша микро ТЭС приобрела следующий вид: котел был существенно модернизирован без ущерба для удобства обслуживания, теперь его поверхность нагрева увеличилась в 1.5 раза и составляет 0.24 кв.м. Это увеличило КПД котла и упростило его топку- площадь колосниковой решетки увеличилась в 5 раз и составила 0.0314 кв.м. и топливо стало гореть гораздо более устойчиво , теперь без проблем котел можно топить чурками , древесным и каменным углем. Последний обеспечивает длительное горение без шуровки топки, обеспечивая давление пара в пределах 4,5-5,0 КГс , что позволяет получать номинальную электрическую мощность .

Окончательно оформился термоэлектрический блок- его сделали в виде металлического бокса в котором размещены горячий и холодный коллектора с закрепленными между ними элементами Пельтье. На передней панели размещены вольтметр и амперметр для контроля параметров выходной цепи, а также клеммы для подключения нагрузки. По показаниям этих приборов можно даже судить о том, как идет процесс горения в котле!

Ну и естественно оценивать соответствие нагрузки генерируемым мощностям. При опробовании установки экономичность возросла на треть. В перспективе установка на котле питательного инжектора, бака с питательной водой, устройства понуждения тяги (сифона), системы подогрева питательной воды для еще большей экономичности установки. Это будет достигнуто путем размещения бака с питательной водой (а он будет сделан из старого котла) над действующим паровым котлом. Дымовые газы из жаровой трубы котла будут проходить далее в жаровую трубу бака питательной воды и подогревать ее. 

И в конце — приятное видео — как послушать песни Розенбаума на паровом электрогенераторе:

Источник