Керосиновая лампа с термоэлектрическим генератором

Николай Леонидович Егин — изобретатель и рационализатор

Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина
Данный сайт остается как память об изобретателе

Важная информация об авторских свидетельствах

Энергопечь — дровяная печь с термоэлектрическим генератором

Энергопечь нужна везде, где нет электричества!

Три в одном!

Не имеет мировых аналогов!

«Энергопечь» — это дровяная печь с термоэлектрическим генератором, который используя эффект прямого преобразования, позволяет получать из тепловой энергии электрическую.

Технические характеристики Энергопечи:

• Электрическая мощность при напряжении 12 В — 50Вт;
• Время приведения в действие не более 20 минут;
• Максимальный объём отапливаемого помещения — 50 м3;
• Мощность тепловая — 4 кВт;
• Масса — 58 кг;
• Глубина — 370 мм;
• Ширина — 500 мм;
• Высота — 620 мм;
• Объём топки  -41 литр;
• Диаметр дымохода — 80 мм;
• Условия эксплуатации дровяная печь с термоэлектрическим генератором:
• На открытом воздухе и в помещении при температуре от -45 градусов С до +45 градусов С.
• Сроки эксплуатации при соблюдении инструкции не менее 10 лет.

Дополнительные возможности Энергопечи:

1 – Энергопечь 2 — Контролер заряда-разряда аккумуляторной батареи 3 – Инвертор

4 – Аккумуляторная батарея

Для того, чтобы удовлетворить потребности в использовании электрических приборов мощностью 1 кВт и более, эффективнее не увеличивать мощность нашего изделия, а применить комплексную систему, состоящую из нашего изделия, преобразователей и стандартных аккумуляторов. В этой системе наше изделие будет выполнять функцию генератора электроэнергии и зарядного устройства для заряда аккумуляторов.

Кому нужна энергопечь?

• В мире – Африка, Китай, Россия, Южная Америка, Индия
• В России – народы Севера, охотники, туристы, садоводы, работники МЧС.
• Сегодня население планеты составляет более 6 млрд человек. 1,6 млрд не имеет возможности пользоваться электричеством.
• В России около 20 млн садовых и дачных участков, 25% из них не подключены к энергосистеме.

Электрическая нагрузка печи:

• лампы освещения,
• телевизор,
• плеер,
• зарядное устройство для аккумулятора или телефона,
• радиостанция,
• радиоприёмник,
• компьютер.

Преимущества Энергопечи:

1. Универсальность. Энергопечь даёт возможность получать электрическую энергию и при этом отапливает помещение и даёт возможность приготовления пищи.
2. Нет зависимости от погодных условий.
3. Не требует закупки дорогостоящего топлива.
4. Не требует сервисного обслуживания.
5. Экологически безопасна.
6. Бесшумна.

Энергопечь обладает рядом безусловных преимуществ в сравнении с другими источниками электроэнергии!

При использовании в качестве источнока тепла мусора, например при сжигании мусора в печи ЕВРО-5 НЕС, мощностью 20 кВт, электрическая мощность может достигать 7 Квт при напряжении 12 вольт.

В основе работы энергопечи лежит термогенератор

Работа термоэлектрогенераторов основана на преобразовании тепловой энергии в электрическую. Обладая целым рядом положительных технических характеристик по уровню генерируемых мощностей, бесшумности работы, надёжности и длительному сроку службы.

Для индивидуального использования туристами, рыбаками, дачниками производятся маломощные термоэлектрогенераторы от 2,5 до 12 Вт. Некоторые из них предназначены для преобразования тепла продуктов сгорания керосина в керосиновой лампе в электрический ток и служат источником постоянного тока и освещения.

Они могут использоваться в избушках, палатках, защищённых от прямого воздействия ветра и осадков. Электрическая мощность составляет 4,5 Вт, напряжение до 12 вольт. Срок службы 12 лет.

Наиболее известны генераторы термоэлектрические, применяемые в газовой промышленности. Они предназначены для автономных источников электроэнергии мощностью от 150 до 900 Вт и используются для питания средств радиорелейной связи и катодной защиты газопроводов.

https://www.youtube.com/watch?v=qeUERF_P5vs

Также производятся термоэлектрические генераторы, встроенные в дно кастрюль и котелков. Причём в них можно готовить пищу, как в обычной посуде. Принцип действия такой же – при нагревании кастрюли на костре или другом тепловом источнике образуется электроэнергия, достаточная для питания радиоаппаратуры, средств связи, освещения и подзарядки аккумуляторов. Их мощность достигает 15 Вт при напряжении 12 вольт.
Вариант термо-электрогенератора, который устанавливается между коленами трубы железной печки – напряжение 12 В. Но с помощью аккумулятора и преобразователей можно получать электроэнергию в 220 В мощностью в 1 кВт и более.

Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин.

Важная информация об авторских свидетельствах

Источник: http://nlEgin.ru/energy/energopech.html

Термогенераторы. Устройство и работа. Виды и применение

Тепловая энергия и электрическая энергия – разные виды энергии, и мысль о преобразовании одного вида в другой напрашивается само собой (Термогенераторы). Электрическую энергию превратить в тепловую легко – это делает любая электроплитка, а иногда подобное преобразование является побочным и невыгодным для нас, как, например, в электролампочке накаливания.

Но существует и возможность получения электрической энергии непосредственно от источника тепла посредством устройств, называемых термогенераторы или термоэлектрогенераторы (ТЭГ), составляются из отдельных термоэлементов.

Устройство и принцип действия термоэлементов

Принцип действия термоэлементов основан на эффекте, открытом немецким физиком Зеебеком в 1821 году. Эффект Зеебека заключается в том, что в цепи из двух соединенных разнородных проводников возникает электродвижущая сила (ЭДС) постоянного тока, если место спая проводников и свободные (неспаянные) концы проводников поддерживаются при разных температурах.

Разнородными проводниками могут служить разные металлы либо полупроводники с разными типами проводимости (n-типа и p-типа). Суть эффекта в том, что энергия свободных электронов (как и энергия молекул любого газа), зависит от температуры – чем выше температура, тем выше энергия.

Если такое устройство из двух проводников замкнуть на внешнюю нагрузку, в ней возникнет электрический ток, стремящийся выровнять энергию электронов в проводниках, чему можно воспрепятствовать постоянным подводом тепла к нагретому спаю и удержанием низкой температуры холодных свободных концов.

Особенности термоэлементов

Величина ЭДС термоэлемента (термоэдс) определяется по формуле E = a (T1 — T2), где а – коэффициент термоэдс (называемый еще коэффициентом Зеебека, удельной термоэдс или термосилой), зависящий от материала проводников, составляющих термоэлемент. А T1 и T2 соответственно температура горячего и холодного концов термоэлемента. Поскольку a – это значение ЭДС термоэлемента при разнице температур в 1 °С (или 1 кельвин, обозначаемый К, и равный одному градусу Цельсия), то и выражается a в микровольтах на градус или кельвин (мкВ/К).

Сложность в том, что коэффициент термоэдс зависит от материала проводников термоэлемента, и, если мы имеем 10 материалов, из которых составляются термоэлементы в любых сочетаниях, они попарно дадут 90 значений a. Но ситуация облегчается тем, что значения коэффициентов термоэдс аддитивны, их можно складывать – если известны термоэдс двух материалом в паре с опорным материалом, то термоэдс пары материалов будет равна сумме термоэдс каждого из материалов в паре с опорным материалом.

Если взять один из металлов, например платину, за основу (опорный материал), и определять коэффициенты интересующих нас металлов относительно платины. То коэффициенты для всех прочих пар металлов определяются алгебраическим сложением (со знаком) коэффициентов составляющих пару металлов относительно платины (при этом сама платина в составе термоэлемента может отсутствовать).

Значение a несколько зависит от температурного диапазона и даже может менять знак в разных температурных диапазонах, оно также чувствительно к микроскопическим количествам примесей и к ориентации кристаллов в проводнике.

Поскольку разница температур в термобатареях обычно составляет сотни градусов, проще определить термоэдс относительно платины при нагреве одного конца термоэлемента до 100 °С, при поддержании нулевой температуры другого конца

Подсчитаем термоэдс для пары с наибольшей термоэдс сурьма-висмут: 4,7-(-6,5) = 11,2 (мВ). Для пары железо-алюминий термоэдс составит всего 1,6 — 0,4 = 1,2 (мВ), почти в 10 раз меньше. Не следует забывать, что эту ЭДС термоэлемент развивает при разности температур в 100 °С с пропорциональным изменением при иной разности температур.

ЭДС термоэлементов из металлических проводников лежит в пределах 5-60 мкВ/К. Наибольшую термоэдс дает контакт двух полупроводников, при нагреве горячих спаев до 300-400 °С можно получить термоэдс до 0,3В на один термоэлемент.

История создания

Первоначально термоэлементы использовались в измерительных приборах и датчиках температуры (термопарах), в последующем из них стали создавать термогенераторы, собирая термобатареи из термоэлементов. В термобатареях термоэлементы для повышения вырабатываемых напряжения и мощности соединяются параллельно-последовательно.

Первую термоэлектрическую батарею создали в 1823 году века датские физики Эрстед и Фурье с термоэлементами из сурьмы и висмута, разница температур создавалась газовой горелкой. Термобатареи создавались и в последующие годы, но практического применения не находили, поскольку имели низкий коэффициент полезного действия (КПД), составлявший при электродах из чистых металлов менее процента. Для поднятия КПД следовало применять в качестве электродов полупроводниковые материалы – окислы, сульфиды и интерметаллические соединения.

Советский академик А.И. Иоффе в начале 1930-х годов предложил превращать световую и тепловую энергию в электричество посредством полупроводников. В годы войны «партизанский котелок» на основе термобатареи из константана и сурьмянистого цинка позволял вырабатывать электроэнергию, мощности которой хватало для питания портативной радиостанции. Горячие спаи термобатареи нагревались пламенем костра, холодные находились в котелке с водой, что поддерживало разницу температур до 300 °С, при этом КПД доходил до 2%.

В 50-е годы в СССР выпускались термогенераторы для питания радиоприемников в неэлектрофицированных местностях. Горячие спаи термобатареи нагревались обычной керосиновой лампой, применявшейся для освещения, холодные спаи охлаждались воздушным радиатором с металлическими ребрами

Одна секция подобной батареи вырабатывала напряжение 1,2 В для питания цепей накала электронных ламп радиоприемников, другая – напряжение 2 В для питания вибропреобразователя, вырабатывающего анодное напряжение. Общая мощность термобатареи составляла 4,6 Вт, вырабатываемой энергии хватало для питания распространенных в то время бытовых радиоприемников. Подобный генератор работал практически бесплатно, не боялся работы вхолостую и короткого замыкания, срок службы не ограничивался.

Применение термоэлементов и термогенераторов

Термоэлемент, используемый для измерения температуры, принято называть термопарой. Термоэлектрические термометры состоят из термопары в качестве датчика и электроизмерительного прибора (милливольтметра), градуированного в °С. Точность определения температуры термопарами доходит до 0,01 °С. Работают они в диапазонах от нескольких градусов выше абсолютного нуля (-273 °С) до 2500 °С.

Термогенераторы вырабатывают электроэнергию посредством:

• Сжиганием топлива и пиротехнических составов.
• Радиоактивным распадом изотопов.
• Работой атомного реактора.
• Концентрацией солнечного света солнечным коллектором (зеркалом, линзой, тепловой трубой).
• Съемом с выхлопных и печных труб.

Термоэлектрогенераторы собираются из термобатарей, набранных из полупроводниковых термоэлементов. Термогенераторы различаются низко-, средне- и высокотемпературные с работой соответственно в диапазоне температур 20-300, 300-600 и 600-1000 °С.

В ТЭГ осуществляется прямое преобразование энергии с исходной тепловой энергией, и их КПД. При выработке электроэнергии подчиняется ограничениям второго закона термодинамики и не может превосходить КПД цикла Карно с работой в том же интервале температур. Из этого следует, что высокотемпературные термогенераторы потенциально обладают более высоким КПД.

К полупроводниковому материалу, пригодному для создания термогенераторов, предъявляются требования по высокому КПД, технологичности, низкой стоимости, высокому коэффициенту термоэдс, нетоксичности, возможности работы в широком температурном диапазоне. Материал термоэлементов – это обычно твердые растворы германий-кремний. КПД лучших ТЭГ составляет 15%, при мощности до нескольких сотен кВт. Иногда КПД самых совершенных термоэлектрогенераторов доходит до десятков процентов.

Термоэлектрогенераторы широко применяются в качестве бортовых источников питания на космических аппаратах, предназначенных для исследования дальнего космоса, где солнечные батареи неэффективны. Такие генераторы обычно используют тепло, выделяющееся при радиоактивном распаде плутония.

Используются термоэлектрогенераторы на автомобилях для полезного использования тепла выхлопной системы, на автоматических маяках, навигационных буях, метеостанциях, активных ретрансляторах.

Преимущества ТЭГ:

• Отсутствие движущихся частей.
• Высокая надежность.
• Большой (до 25 лет) срок службы.
• Работа в широком диапазоне температур.
• Автономность.

Недостатки ТЭГ:

• Низкий КПД.
• Сравнительно высокая стоимость.

Недостатки термоэлектрогенераторов преодолеваются по мере совершенствования технологий. Применения материалов с более совершенными характеристиками и их удешевления.

Похожие темы:

Источник: https://electrosam.ru/glavnaja/jelektrooborudovanie/jelektropitanie/termogeneratory/

Термоэлектрический генератор: принцип работы, применение, как сделать

Согласно мировой статистике, от общего числа выработанной электроэнергии, на ТЭС приходится более 60%. Как известно, для работы тепловых электростанций необходимо органическое топливо, запасы которого не бесконечны. Помимо того, положенный в основу техпроцесс не является экологически чистым. Но низкая стоимость оргтоплива и высокий КПД ТЭС, позволяет получать «дешевое» электричество, что оправдывает применение данной технологии. Выход из сложившейся ситуации – альтернативные источники энергии, к таковым относятся термоэлектрические генераторы (далее ТЭГ), о них и пойдет речь в этой статье.

Что такое термоэлектрический генератор?

Так принято называть устройство, позволяющее преобразовать тепловую энергию в электрическую. Следует уточнить, что термин «Тепловая» не совсем точен, поскольку тепло, это способ передачи, а не отдельный вид энергии. Под данным определением подразумевается общая кинетическая энергия молекул, атомов и других структурных элементов, из которых состоит вещество.

Несмотря на то, что на ТЭС сжигается топливо для получения электричества, ее нельзя отнести к ТЭГ. На таких станциях тепловая энергия вначале преобразуется в кинетическую, а она уже в электрическую. То есть, топливо сжигается для получения из воды пара, который вращает турбину электрического генератора.

Схема работы ТЭС

Исходя из выше изложенного, следует уточнить, что ТЕГ должен генерировать электроэнергию без промежуточных преобразований.

Принцип работы

В основе ТЭГ лежит термоэлектрическое явление, описанное в начале 20-х годов XIX века немецким ученым-физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Он обнаружил появление ЭДС в цепи замкнутого типа, состоящей из проводника и сурьмы, при условии создания разности температур в местах, где эти материалы контактируют. Изображение устройства, при помощи которого был зафиксирован данный эффект, представлено ниже.

Термопара из опыта Зеебека

Обозначения:

• 1 – медный проводник.
• 2 – проводник из сурьмы.
• 3 – стрелка компаса.
• А и В – места контакта двух проводников.

При нагревании одного из контактов стрелка отклонялась, что свидетельствовало о наличии магнитного поля, вызванного ЭДС. При нагреве другого контакта, направление ЭДС менялось на противоположное. Соответственно, при разрыве цепи, можно зафиксировать разность потенциалов на ее концах.

https://www.youtube.com/watch?v=-oGWJGWz_ws

Через 12 лет, после публикации Зеебеком результатов своих опытов, французским физиком Жаном Пельтье был обнаружен обратный эффект. Если через цепь термопары пропускать ток, то в местах контакта этих веществ возникает разность температур. Мы не будем приводить описание опыта Пельтье, а также данные по современным одноименным элементам, эту информацию можно найти на нашем сайте.

По сути, оба эти эффекта обратные стороны одного термоэлектрического явления, позволяющего напрямую получать электричество из тепловой энергии. Но, до открытия полупроводников, термоэлектрический эффект не находил практического применения, ввиду неприемлемо низкого КПД. Поднять его до 5% удалось только в середине пошлого века. К сожалению, даже у современных полупроводниковых элементов, этот показатель остается на уровне 8%-12%, что не позволяет рассматривать генераторы данного типа в качестве серьезных конкурентов ТЭС.

Современный элемент Пельтье с указанием размеров

Перспективы

В настоящее время продолжаются опыты по подбору оптимальных термопар, что позволит увеличить КПД. Проблема заключается в том, что под данные исследования затруднительно подвести теоретическую базу, поэтому приходится полагаться только на результаты экспериментов. Учитывая, что на эффект влияет процентное соотношение и состав сплавов материала для термопар, говорить о ближайших перспективах неблагодарное занятие.

Велика вероятность, что в ближайшее время для повышения добротности термоэлементов, разработчики перейдут на другой уровень изготовления сплава для термопар, с использованием нано-технологий, ям квантования и т.д.

Вполне возможно, что будет разработан совершенно иной принцип с использованием нетрадиционных материалов. В качестве примера можно привести эксперименты, проводимые в Калифорнийском университете, где для замены термопары использовалась искусственная синтезированная молекула, которая соединяла два золотых микро проводника.

Молекула вместо термопары

Первые опыты показали возможность реализации идеи, насколько она перспективна, покажет время.

Сфера применения и виды термоэлектрических генераторов

В виду низкого КПД для ТЭГ остается два варианта применения:

1. В местах, где недоступны другие источники электроэнергии.
2. В процессах, где имеется избыток тепла.

Приведем несколько примеров таких устройств.

Энергопечи

Данные, устройства, совмещающие в себе следующие функции:

• Варочной поверхности.
• Обогревателя.
• Источника электроэнергии.

Это прекрасный образец, объединяющий все оба варианта применения.

Индигирка – три в одном

У представленной на рисунке энергопечи следующие параметры:

• Вес – чуть больше 50 килограмм (без учета топлива).
• Размеры: 65х43х54 см (с разобранным дымоходом).
• Оптимальная загрузка оргтоплива – 30 литров. Допускается использование лиственной древесины, торфа, бурового (не каменного!) угля.
• Средняя тепловая мощность устройства около 4,5 кВт.
• Мощность электронагрузки от 45-50 Вт.
• Стабилизированное постоянное напряжение на выходе – 12 В.

Как видите, эти параметры вполне приемлемы для условий, где нет электричества, отопления и газа. Что касается небольшой электрической мощности, то ее вполне достаточно для зарядки мобильных устройств или питания других гаджетов, через адаптер от автомобильного прикуривателя.

Радиоизотопные ТЭГ

В качестве источника тепла для ТЭГ может выступать тепловая энергия, выделяющаяся в процессе распада нестабильных элементов. Такие источники называют радиоизотопными. Основное их преимущество заключается в том, что не требуется постоянная загрузка топлива. Недостаток – необходимость установки защиты от ионизирующего излучения, невозможность перезаправки топлива и необходимость утилизации.

Срок эксплуатации таких источников напрямую зависит от периода полураспада вещества, используемого в качестве топлива. К последнему предъявляется следующий ряд требований:

• Высокий коэффициент объемной активности, то есть небольшое количество вещества должно обеспечивать нужный уровень выделения энергии.
• Поддержка необходимого уровня мощности в течение длительного времени. На этот параметр отвечает, как было отмечено выше, влияет период полураспада, например у стронция-90 он 29 лет, следовательно, источник через это время потеряет половину своей мощности.
• Ионизирующее излучение должно быть удобным для утилизации, то есть в нем должны преобладать α-частицы.
• Необходимый уровень безопасности. То есть ионизирующее излучение не должно нанести вред экологии (в случае эксплуатации на земле) и питающемуся от такого источника оборудованию.

Таким критериям отвечают изотопы кюрия-244, плутония-238 и упоминавшийся выше стронций-90.

Сфера применения РИТЕГ

Несмотря на серьезные требования к таким источникам, сфера их применения довольно разнообразна, они используются как в космосе, так и на земле. Ниже на фото, изображен РИТЕГ, работавший на космическом аппарате Кассини. В качестве топлива использовался изотоп плутония-238. Период полураспада этого элемента чуть больше 87 лет. Под конец 20-ти летней мисси источник вырабатывал 650 Вт электроэнергии.

Радиоизотопное «сердце» Кассини

Кассини была приведена в качестве примера, а на счет массовости можно констатировать, что, практически, все КА для электропитания оборудования используют РИТЕГ. К сожалению, характеристики радиоизотопных источников энергии космических аппаратов, как правило, не публикуются.

На земле ситуация приблизительно такая же. Технология РИТЕГ как бы известна, но ее детали относятся к закрытой информации. Достоверно известно, что такие установки применяются в качестве источника питания навигационного оборудования в местности, где по техническим причинам невозможно получать электроэнергию другим способом. То есть, речь идет о труднодоступных регионах.

К сожалению, такие источники не самая подходящая альтернатива ТЭС с экологической точки зрения.

РИТЕГ поднятый с 14-митровой глубины возле Сахалина

Как сделать термоэлектрический генератор своими руками?

В завершении расскажем, как сделать ТЕГ, которым можно пользоваться в турпоходе, на охоте или рыбалке. Естественно, мощность таких устройств будет уступать радиоизотопным генераторам энергии, но ввиду труднодоступности плутония, и его неприятным свойством наносить вред человеческому организму придется довольствоваться малым.

Нам понадобится термоэлектрический элемент, например, ТЕС1 12710. Желательно использовать несколько элементов, подключенных параллельно, для увеличения мощности. К сожалению, тут есть очень серьезный нюанс, потребуется подобрать элементы со сходными параметрами, что у китайской продукции практически не реально, а использовать брендовую дорого, проще купить готовый генератор. Если использовать один модуль Пельте, то его мощности едва хватит для зарядки телефона или другого гаджета. Нам также понадобится металлический корпус, например, отслужившего блока питания ПК и радиатор от процессора.

Основные моменты сборки:

Наносим на корпус термопасту в месте, где будет крепиться термоэлектрический элемент, прислоняем его и фиксируем радиатором. В результате у нас получается конструкция, как на нижнем рисунке.

Туристический ТЭГ

В качестве топлива лучше всего использовать «сухой спирт».

Теперь необходимо подключить к нашему источнику стабилизатор напряжения (схему можно найти на нашем сайте или в других тематических источниках).

Конструкция готова, можно приступать к проверке.

Источник: https://www.asutpp.ru/termoelektricheskij-generator.html

Секреты керосиновой лампы — свет, тепло и электричество от одного фонаря

В наше времятехнологии развиваются семимильными шагами. Еще в позапрошлом веке люди имелислабое понятие, что такое электричество.

Сегодня жевообще невозможно представить себе жизнь без этого явления. И различного родасветильники непосредственным образом связаны с ним.

А вот 150 лет назад самым лучшим и надежным источником света в домах была обычная керосиновая лампа.

Если кто-то считает, что это абсолютно бесполезная вещь в современном хозяйстве, то он ошибается. Некоторые до сих пор держат у себя дома такие приборы в качестве резервного источника освещения.

История керосиновой лампы

До второй половины 19-го века в качестве топлива в домашних светильниках использовались животные или растительные жиры. Их поджигали в масляных лампах и получали тусклый, коптящий, но все таки надежный источник света.

Керосина тогда еще не существовало. Его изобретение сразу же уменьшило образование копоти, но самое главное повысило светоотдачу и яркость.

Благодаря испарению керосина прибор стал гораздо проще. Также исчезла необходимость нагнетания топлива в лампу под давлением.

Историческисчитается, что керосиновая лампа появилась в 1853 году. Австрийские аптекари вг.Львов первыми начали использовать керосин в качестве топлива.

С этим связана довольно интересная история. В те времена во Львове жил Петр Миколяш, который владел одной из городских аптек. Два коммерсанта из другого города предложили ему выгодную сделку – аптекарь покупает у них по дешевке дистиллят, а тот перегоняет его в спирт.

Наваробещали астрономический. Процессом перегонки занялся лаборант аптеки, которогозвали Ян Зех. Именно он вместе со своим коллегой Игнатием Лукасевичем в погонеза прибылью начали проводить в аптеке все дни и ночи.

При этом в процессесвоей работы они активно экспериментировали с нефтепродуктами. Получив некоеподобие керосина, они попробовали его использовать в модернизированной маслянойгорелке. Результат превзошел все ожидания.

Хозяин аптеки сначала выставил экземпляр такой лампы на витрине, а уже через некоторое время ими активно начали освещать улицы Львова. Слухи об использовании революционного освещения дошли до Австрии.

Именно там фирма Рудольфа Дитмара, оформив патент, и начала массовый выпуск подобного товара для домашнего использования. Керосин с каждым годом становился все более дешевым и доступным. Его тогда еще называли угольным маслом.

Постепенноизобретение дошло и до наших просторов. Изначально все размеры стекла, фитиля ккеросиновым лампам указывались в “линиях”. Традиция эта сохранилась до сих пор.

Что это такое? Одна линия – это 1/10 дюйма (10 точек), что равняется 2,54мм. Например, диаметр лампового стекла в нижней части – 20 линий (50мм).

Чем шире фитиль, тем ярче светит лампа. Одна семилинейка при максимальной яркости эквивалента лампочке накаливания в 35Вт.

Чтобызащитить пламя от ветра выпускались специальные модели – фонари “Летучая мышь”.

Это популярное название пошло от немецкой фирмы FlederMaus, которая в 19-ом веке и наладила производство ветроустойчивых фонарей.

Хотяпоначалу было и альтернативное наименование такой продукции – штормовая лампа.

Средифирменных производителей керосиновых ламп сейчас наиболее популярны Petromax и Feuerhand Baby Special.

Керосинка взащитном исполнении способна безотказно работать при силе ветра до 15м/с!

Нужно заметить, что это очень сильный порывистый ветер. Если у вас на крыльце есть плохо закреплённый электрический фонарь, то такие порывы вполне могут стряхнуть и вывести из строя даже современную лампочку накаливания.

А керосинкатем временем будет гореть!

А между тем,блиндажи, штабы, медсанбаты требовалось чем-то освещать. В связи с чем, рядзаводов в кратчайшие сроки переоборудовали на массовый выпуск подобных изделий.

Даже сегодняна военных складах хранится запас керосиновых ламп.

Принципдействия керосинки весьма прост. В нижнюю емкость заливается горючее вещество –чаще всего керосин. Из емкости по фитилю топливо дозировано подается в зонугорения.

При этомнавороченная горелка может быть снабжена средствами подачи воздуха, отводавредных продуктов сгорания и дополнительной защитой пламени.

Стеклопомимо защитных функций еще обеспечивает и тягу.

Чем заправить керосиновую лампу?

Современнаяжидкость для керосиновых ламп называется “Светал”. Она не имеет запаха, некоптит и пожаробезопасна.

Как не странно, но для многих в наше время найти чистый керосин для заправки ламп, не такая уж и простая задача. Поэтому кто-то советует покупать вместо этого, жидкость для розжига.

Только не забывайте, что на морозе подобные жидкости могут превратиться в кашу или шугу. Даже при покупке заводского керосина всегда читайте состав на этикетке.

Попадаютсяжидкости-растворители лишь с небольшой добавкой керосина. Такие нельзяиспользовать для осветительных приборов. Брать нужно нормальный осветительныйкеросин специальной марки – КО-25.

В наши днираспространены несколько видов конструкции керосиновых ламп. В первую очередьэто традиционная лампа с плоским или кольцевым фитилем.

В ней жидкийкеросин поднимается в зону горения за счет капиллярного эффекта. В такой моделифитиль часто подгорает и его требуется частенько поправлять и подрезать.

Яркостьсвечения регулируется высотой поднятия фитиля.

Чтобы избежать копоти, его кончик должен быть не просто ровным, а полукруглым, идеально повторяя форму прорези, из которой он выходит.

В этомслучае получится ровное пламя, без хвостов по краям.

Дабы улучшить характеристики простейшей конструкции, выпускались и более совершенные модели:

• с системой подогрева воздуха

Даже шахтерыактивно использовали керосиновые лампы. Наибольшую известность получила модель Devi Miners.

Ее зажиганиепроизводилось без применения открытого огня. Конструкция предусматривалакремень на храповом механизме, который и высекал искру.

В шахтерскихлампах дабы обеспечить безопасность применялся интересный эффект. Если положитьна обычную горелку металлическую сетку, то вы увидите, что пламя дальше сеткине распространяется.

Все дело в теплопроводности металла. Он настолько быстро забирает у пламени температуру и снижает скорость движения газа, что вы даже можете положить сверху такой конструкции ватку и она не воспламенится.

Чем мощнее будет горелка, тем мельче ячейки должны быть в сетке. Вот интересный трюк, который вы с лёгкостью можете продемонстрировать перед друзьями.

Откройте горелку, поместите впереди металлическую сетку и подожгите пропан не перед ней, а сзади нее.

Картинка вас порадует. Современные аналоги ламп Devi Miners применяются как капсулы для перевозки Благодатного и Олимпийского огня.

Кроме простейших фитильных выпускаются еще калильные лампы.

Далее потрубочке топливо поднимается в зону горения. Там оно нагревается и испаряется.Эти пары поступают к горелке, где топливо сгорает и раскаляет калильную сетку.

Подобнаяразновидность более совершенна. Во-первых, из-за лучшей яркости.

Во-вторых,керосин здесь сгорает быстрее и без лишних остатков копоти.

Еще выпускались модели с колпачком из сеточки или сеткой Ауэра. По сути, это было некое подобие конструкции газовых рожков.

Если у обычных керосиновых ламп сила света составляет десятки свечей, то с сеткой Ауэра она достигает 300 свечей!

Как повысить яркость лампы?

Чтобы увеличить яркость обычной керосиновой лампы можно подобный колпачок сделать своими руками. Для этого берете проволоку d=3мм и высотой 70мм.

На конце проволоки нарезается резьба. Данный штырек через просверленное отверстие закрепляете на лампе. А уже на него одеваете самодельный колпачок Ауэра.

В прошлом веке такие колпаки делались из хлопчатобумажной ткани. Далее их замачивали в азотнокислотных солях из алюминия, магния или редкоземельных металлов. При нагреве лампы, ткань прогорала, но оставался «минеральный» скелет.

Готовый колпачок пропитывается в окислах. Вот таблица яркости свечения в зависимости от вида окиси. Тут надо заметить, что обычная керосинка дает силу света в 10-15 единиц.

Однако большого эффекта от подобной модернизации все же не ждите. Керосиновая лампа изначально не дает пламя требуемой температуры. А оно для яркого свечения должно быть прозрачным и горячим.

Керосиновая лампа Газовый фонарь Kovea

Однако огромный минус газа – температура эксплуатации. При -10С и ниже, у вас будут проблемы с запуском и стабильной работой фонаря.

Обогреватель из керосиновой лампы

А еще той жесамой Летучей мышью можно не только освещать дома, но и обогреваться. Это одиниз самых универсальных источников отопления в палатке. Достаточно ее доработатьспециальной насадкой, которая одновременно служит для отвода газов и излучениятепла.

Насадка собирается из жести на заклепках. Внутри нее находятся круглые перегородки с просверленными отверстиями.

Причем укаждой следующей перегородки отверстия расположены на противоположной стороне.Это заставляет теплый воздух подниматься вверх, как бы по ступенькам,постепенно прогревая всю насадку.

Что-тонаподобие колодцев в печке.

Сверхунасадки одевается трубка, на которую насаживается шланг. Через шланг газывыводятся наружу. От такого нехитрого устройства в палатке даже зимой будет исветло, и тепло.

Одного фонаря при полной заправке хватает на всю ночь. И не надо просыпаться и подкидывать дрова. Керосиновая лампа без такой насадки в небольшой палатке поднимает температуру за 1 час примерно на 10 градусов.

Представьте, что будет, если одеть на нее подобный теплообменник.

С такимисамодельными обогревателями наши бабушки пережили блокаду в Ленинграде. Всесоседи в морозы собирались в одной маленькой комнатушке и грелись керосиновойлампой.

Болееподробно о самодельном теплообменнике смотрите в видео ниже.

Однако не забывайте про технику безопасности при отоплении в замкнутых пространствах подобными самоделками. Нередко обогрев в палатках даже заводскими лампами заканчивается несчастными случаями с летальным исходом.

Впозапрошлом веке при модернизации и усовершенствовании моделей не забывали ипро дизайн. В дорогих домах были лампы из золота, стекла и фарфора.

Наши прадеды реально не страдали от всего этого люминесцентного и светодиодного хайтека, с излучением волн ультрафиолета и вредных пульсаций.

Какговорится в стишке С.Я.Маршака:

Лампакеросиновая

Свечкастеариновая

Коромысло сведром

Ичернильница с пером.

Керосиновая лампа воняет — что делать?

Многие одним из главных недостатков таких ламп считают неприятный запах при ее работе. Но страшен здесь не запах, а угарный газ. Жидкие парафины (Светал), жидкости для розжига, технический и авиационный керосин, при сгорании дают большое выделение СО.

Поэтому в помещении при работе лампы всегда должна быть хорошая циркуляция воздуха (по инструкции 5м3/ч). Если же прибор у вас воняет, когда просто стоит без дела, то тут могут быть несколько причин:

• нет уплотнителя в заливной крышке

• канал фитиля больше самого фитиля

Испарениеидет именно оттуда. Покупайте фитиль пошире или делайте его сами.

• плохая завальцовка нижнего бачка

Тут уже ничего не исправить. Придется фонарь держать на улице или в хоз.пристройке. Либо переходить с керосина на другое топливо.

Жидкостинаподобие лампадного или вазелинового масла, конечно не воняют, зато как многиепишут в отзывах, от них фитиль сгорает очень быстро.

Электричество из керосиновой лампы

С появлениемэлектричества у керосинок возник серьезный конкурент, который своимтриумфальным шествием напрочь вытеснил с рынка освещения все подобные лампыодним махом. Остановить технологическую революцию было невозможно.

Однакоизобретатели уже в наше время додумались до обратного процесса. Речь идет отом, что из керосиновой лампы при определенных условиях можно легко получитьэлектричество.

Такой термогенератор выпускали в СССР после войны в 50-х годах. Назывался он ТГК-3.

Он был предназначен для питания бытовых ламповых приемников. Чаще всего использовался в отдаленных населенных пунктах в тайге и на метеостанциях.

Более подробно ознакомиться с принципом работы термоэлектрогенератора ТГК-3 можно отсюда. А вот наглядный пример работы такого аппарата вживую.

Источник: https://svetosmotr.ru/sekrety-kerosinovoj-lampy-svet-teplo-i-elektrichestvo-ot-odnogo-fonarya/

Термогенератор, получаем электричество из тепла

Для того, чтобы получить электричество непосредственно от газовой горелки или другого источника тепла, применяется термогенератор. Так же, как и у термопары, его принцип действия основан на эффекте Зеебека, открытом в 1821 году. Упомянутый эффект состоит в том, что в замкнутой цепи из двух разнородных проводников появляется ЭДС, если места спаев проводников находятся при разных температурах. Например, один спай находится в сосуде с кипящей водой, а другой в чашке с тающим льдом.

Эффект возникает от того, что энергия свободных электронов зависит от температуры. При этом электроны начинают перемещаться от проводника, где они имеют более высокую энергию в проводник, где энергия зарядов меньше. Если один из спаев нагрет больше другого, то разность энергий зарядов на нем, больше, чем на холодном. Поэтому, если цепь замкнута, в ней возникает ток, именно та самая термоэдс. 

Приблизительно величину термоэдс можно определить по простой формуле:

E = α * (T1 – T2). Здесь α — коэффициент термоэдс, который зависит только от металлов, из которых составлена термопара или термоэлемент. Его значение обычно выражается в микровольтах на градус. Разность температур спаев в этой формуле (T1 – T2): T1 – температура горячего спая, а T2, соответственно, холодного.

Приведенную формулу достаточно наглядно иллюстрирует рис. 1.

   Рис. 1. Принцип работы термопары

Рисунок этот классический, его можно найти в любом учебнике физики. На рисунке показано кольцо, составленное из двух проводников А и Б. Места соединения проводников называются спаями. Как показано на рисунке, в горячем спае T1 термоэдс имеет направление из металла Б в металл А. А в холодном спае Т2 из металла А в металл Б. Указанное на рисунке направление термоэдс справедливо для случая, когда термоэдс металла А положительна по отношению к металлу Б.

Как определить термоэдс металла

Термоэдс металла определяется по отношению к платине. Для этого термопара, одним из электродов которой является платина (Pt), а другим испытуемый металл, нагревается до 100 градусов Цельсия. Полученное значение в милливольтах для некоторых металлов, показано ниже. Причем следует обратить внимание на то, что изменяется не только величина термоэдс, но и ее знак по отношению к платине.

Платина в этом случае играет такую же роль, как 0 градусов на температурной шкале, а вся шкала величин термоэдс выглядит следующим образом:

• Сурьма   +4,7
• Железо   +1,6
• Кадмий   +0,9
• Цинк   +0,75
• Медь   +0,74
• Золото   +0,73
• Серебро   +0,71
• Олово   +0,41
• Алюминий   +0,38
• Ртуть   0
• Платина   0

После платины идут металлы с отрицательным значением термоэдс:

• Кобальт   -1,54
• Никель   -1,64
• Константан (сплав меди и никеля)   -3,4
• Висмут   -6,5

Пользуясь этой шкалой очень просто определить значение термоэдс развиваемое термопарой, составленной из различных металлов. Для этого достаточно подсчитать алгебраическую разность значений металлов, из которых изготовлены термоэлектроды. Например, для пары сурьма – висмут это значение будет +4,7 – ( — 6,5) = 11,2 мВ. Если в качестве электродов использовать пару железо – алюминий, то это значение составит всего +1.6 – (+0,38) = 1,22 мВ, что меньше почти в десять раз, чем у первой пары.

Если холодный спай поддерживать в условиях постоянной температуры, например 0 градусов, то термоэдс горячего спая будет пропорциональна изменению температуры, что и используется в термопарах.

Как создавались термогенераторы

Уже в середине 19 века делались многочисленные попытки для создания термогенераторов – устройств для получения электрической энергии, то есть для питания различных потребителей. В качестве таких источников предполагалось использовать батареи из последовательно соединенных термоэлементов. Конструкция такой батареи показана на рис. 2.

   Рис. 2. Термобатарея, схематическое устройство

Первую термоэлектрическую батарею создали в середине 19 века физики Эрстед и Фурье. В качестве термоэлектродов использовались висмут и сурьма, как раз та самая пара из чистых металлов, у которой максимальная термоэдс. Горячие спаи нагревались газовыми горелками, а холодные помещались в сосуд со льдом.

 В процессе опытов с термоэлектричеством позднее были изобретены термобатареи, пригодные для использования в некоторых технологических процессах и даже для освещения. В качестве примера можно привести батарею Кламона, разработанную в 1874 году, мощности которой вполне хватало для практических целей: например для гальванического золочения, а также применения в типографии и мастерских гелиогравюры.

Но все эти опыты, хотя и удачные, были обречены на провал, поскольку термобатареи, созданные на основе термоэлементов из чистых металлов, имели весьма низкий КПД, что сдерживало их практическое применение. Чисто металлические пары имеют КПД лишь несколько десятых долей процента. Намного большим КПД обладают полупроводниковые материалы: некоторые окислы, сульфиды и интерметаллические соединения.

Полупроводниковые термоэлементы

Подлинную революцию в создании термоэлементов произвели труды академика А.И. Иоффе. В начале 30 – х годов XX столетия он выдвинул идею, что с помощью полупроводников возможно превращение тепловой энергии, в том числе и солнечной, в электрическую. Благодаря проведенным исследованиям уже в 1940 году был создан полупроводниковый фотоэлемент для преобразования световой солнечной энергии в электрическую. Первым практическим применением полупроводниковых термоэлементов следует считать, по-видимому, «партизанский котелок», позволявший обеспечить питанием некоторые портативные партизанские радиостанции.

Основой термогенератора служили элементы из константана и SbZn. Температура холодных спаев стабилизировалась кипящей водой, в то время как горячие спаи нагревались пламенем костра, при этом обеспечивалась разница температур не менее 250…300 градусов. КПД такого устройства был не более 1,5…2,0 %, но мощности для питания радиостанций вполне хватало. Конечно, в те военные времена конструкция «котелка» была государственным секретом, и даже сейчас на многих форумах в интернете обсуждается его устройство.

Бытовой термогенератор

Уже в послевоенные пятидесятые годы советская промышленность начала выпускать термогенератор ТГК – 3. Основное его назначение состояло в питании батарейных радиоприемников в не электрифицированной сельской местности. Мощность генератора составляла 3 Вт, что позволяло питать батарейные приемники, такие как «Тула», «Искра», «Таллин Б-2», «Родина – 47», «Родина – 52» и некоторые другие.

Внешний вид термогенератора ТГК-3 показан на рис. 3.

 

Конструкция термогенератора

Как уже было сказано, термогенератор предназначался для использования в сельской местности, где для освещения использовались керосиновые лампы «молния». Такая лампа, оснащенная термогенератором, становилась не только источником света, но и электричества.

 При этом дополнительных затрат топлива не требовалось, ведь в электричество превращалась именно та часть керосина, которая просто улетала в трубу. К тому же, такой генератор был всегда готов к работе, конструкция его была такова, что ломаться в нем просто нечему. Генератор мог просто лежать без дела, работать без нагрузки, не боялся коротких замыканий.

Срок службы генератора, по сравнению с гальваническими батареями, казался просто вечным.

Роль вытяжной трубы у керосиновой лампы «молния» играет удлиненная цилиндрическая часть стекла. При использовании лампы совместно с термогенератором стекло делалось укороченным, и в него вставлялся металлический теплопередатчик 1, как показано на рис. 4.

   Рис. 4. Керосиновая лампа с термоэлектрическим генератором

Внешняя часть теплопередатчика имеет форму многогранной призмы, на которой установлены термобатареи. Чтобы увеличить эффективность теплоотдачи теплопередатчик внутри имел несколько продольных каналов. Проходя по этим каналам горячие газы уходили в вытяжную трубу 3, попутно нагревая термобатарею, точнее, ее горячие спаи. Для охлаждения холодных спаев использовался радиатор воздушного охлаждения. Он представляет собой металлические ребра, прикрепленные к внешним поверхностям блоков термобатарей.

Термогенератор – ТГК3 состоял из двух независимых секций. Одна из них вырабатывала напряжение 2В при токе нагрузки до 2А. Эта секция использовалась для получения анодного напряжения ламп с помощью вибропреобразователя. Другая секция при напряжении 1,2В и токе нагрузки 0,5А использовалась для питания нитей накала ламп.

Нетрудно подсчитать, что термогенератор имел мощность не превышающую 5 Ватт, но для приемника ее вполне хватало, что позволяло скрашивать долгие зимние вечера. Сейчас, конечно, это кажется просто смешным, но в те далекие времена такое устройство было, несомненно, чудом техники.

Смотрите также по теме:

   Ветрогенератор. Как выбрать, смонтировать и избежать разочарования?

   Безлопастной ветрогенератор. Устройство и принцип работы.

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Источник: https://powercoup.by/elektroenergetika-v-mire/termogenerator

Термоэлектрический генератор – лучшие устройства и советы по их использованию (инструкция + видео)

Термоэлектрический генератор, сокращенно ТЭГ –  это устройство, вырабатывающее электричество, используя эффект возникновения электродвижущей силы (ЭДС), за счет разницы температур проводников. Стоит отметить, что имеется и обратный эффект — получение разницы температур при воздействии электрического тока.

Что это такое?

Для объяснения принципа работы термоэлектрического генератора, нужно взять разнородные проводники и замкнуть их в цепь. Точки, в которых проводники соединяются, называют спаями. При нагреве одного из спаев цепи энергия свободных электронов на нем возрастает, так как имеет зависимость от температуры.

На нагретом участке электроны имеют более высокую энергию и начинают перемещаться в холодную область, где электроны обладают меньшей энергией, таким образом в цепи возникает ЭДС.

Величина разности потенциалов в такой цепи зависит от температуры, электропроводности и коэффициента термоЭДС ,который также называется коэффициентом Зеебека.

Для разных материалов его значение различно и измеряется относительно коэффициента платины, которой равняется нулю. К примеру, сурьма, железо, кадмий имеют положительный коэффициент, а висмут, никель, кобальт — отрицательный.

Историческая справка

Термоэлектрические эффекты или термоэлектричество, своим открытием обязано нескольким ученым. Впервые явление открыл немецкий физик Томас Иоганн Зеебек, в 1821 году. Оно получило название «Эффект Зеебека».

Обратное свойство – нагревание или охлаждение разнородных проводников воздействием электрического тока, в 1834 году изучил француз Жан Пельтье, его именем назван и сам эффект и термоэлектрический преобразователь, получивший название элемент Пельтье. Свой вклад в исследования внесли, также русский физик Эмилий Ленц в 1838 г. и британец Уильям Томпсон в 1851 г.

ТЭГ пытались создавать с середины 19 века. В 1874 году была разработана батарея Кламона, которая была достаточно мощной, чтобы использоваться в типографии или при гальванизации.

Причина, по которой эти технологии не получили широкого распространения, заключается в низком КПД, при использовании чистых металлических пар — это сотые доли процента. Немногим более эффективными — 1,5-2,0% оказались термоэлементы из полупроводников, которые начали использоваться в середине XX века.

Была отсылка к теме термоэлектрических генераторов и в советской фантастике — в 1930-х годах Роман Адамов написал научно-фантастический роман «Тайна двух океанов», о похождениях подводной лодки «Пионер», источником энергии в которой служила термопара.

Конструктивные особенности и область применения

Основой конструкции термоэлектрического генератора являются термоэлемент, нагреватель, охладитель и нагрузка, это может быть лампа, разъем для подключения устройств — все, что потребляет электричество.

Простота устройства, отсутствие лишних преобразований энергии и минимум движущихся механических узлов делает ТЭГ надежным и долговечным в эксплуатации источником энергии.

Автономные термоэлектрические генераторы

Именно простота и надежность обусловили использование ТЭГ в отдаленных и труднодоступных регионах для автономного энергоснабжения. К примеру, они применяются для питания навигационных маяков и метеорологических станций. Зачастую это разновидность газовых генераторов — ГТЭГ, где для нагревания используется природный газ.

Отдельно стоит упомянуть радиоизотопные ТЭГ, в которых источником тепла является естественный распад изотопов. Автоматическая межпланетная станция Кассини, запущенная к Сатурну в 1997 году была оборудована таким источником.

Для нагрева в РИТЭГ было использовано 32,8 килограмма изотопа плутония-238.

Универсальные термоэлектрические генераторы

К универсальным ТЭГ можно отнести те устройства, которые используют излишки тепла там, где таковые имеются, а также генераторы двойного назначения — для выработки электрической и тепловой энергии.

Область применения довольно широка. Хорошо подходят такие термоэлектрические генераторы для дома — в качестве дополнительного или резервного источника питания. Существуют модели, встраиваемые в систему отопления и позволяющие сделать ее автоматику и циркуляционные насосы практически полностью энергонезависимыми.

Вариант для дома или дачи, даст не только электричество, но и послужит в качестве печи, ниже показан пример такой электрогенерирующей печи.

Тэг своими руками

Создание простейшего генератора в домашних условиях не составит больших трудностей по причине его крайней простоты. По сути, все что нужно, это найти элемент Пельтье. Приобрести такой элемент сегодня не составляет труда и не потребует больших затрат.

Для простейшей демонстрации, кроме термоэлемента, достаточно будет двух алюминиевых банок прямоугольной формы, канцелярского зажима, пары проводов, холодной и горячей воды. Нужно поместить элемент Пельтье между корпусами банок, скрепив их зажимом, налить в одну банку кипяток, в другую холодную воду, желательно со льдом.

Теперь, если правильно соблюдена полярность, можно замерить напряжение на выводах элемента, сомнительно, что оно будет больше одного вольта, но, можно считать, что демонстрация удалась.

Для тех, кто желает получить более высокое напряжение можно порекомендовать инверторы стабилизаторы — все зависит от фантазии. Инструкций и схем на просторах сети достаточно. Ниже приведена фотография подобного устройства.

Заключение

Итак, в статье был дан краткий обзор одному из направлений альтернативной энергетики — энергия, получаемая за счет термоэлектрических эффектов. История развития этого направления еще не написана до конца и не стоит на месте.

Термоэлектрические генераторы совершенствуются и находят новые применения, а следовательно рано сбрасывать со счетов эти простые, но полезные устройства.

Фото термоэлектрических генераторов

Источник: https://electrikmaster.ru/termoelektricheskij-generator/