Опис лабораторної установки і методика вимірювання. Конструктивна схема лабораторної установки зображена на рис.3.

Конструктивна схема лабораторної установки зображена на рис.3.

Після подачі живлення на термоелектричний холодильник, потужність якого будемо визначати як добуток сили струму на напругу P = UI, буде відбуватись охолодження одного з теплоємнісних блоків (поз.2 на рис.3) і нагрів другого. Вимірюючи температури блоків через деякі інтервали часу, побудуємо графіки зміни їх температур. Вони будуть мати вигляд, зображений на рис.4.

Холодильний коефіцієнт термоелектричної батареї знайдемо з рівняння балансу теплової потужності між нею і охолоджуваним теплоємнісним блоком:

ε = Q₂/A = q/(UI) =с∙(Δt₁/Δτ)/(UI), (2)

де C = cm – теплоємність металевого блоку, q – холодопродуктивність термобатареї.

Коефіцієнт перетворення теплового насоса з подібних міркувань можна представити:

ε_нас = Q₁/A = с∙(Δt₂/Δτ)/(UI). (3)

Значення похідних від температур металевих блоків за часом (Δt₁/Δτ і Δt₂/Δτ) необхідно визначити графічним способом, як це показано на рис.4. Робочі формули (2) і (3) записано для випадку рівності теплоємностей металевих блоків.

Результати вимірювань зручно заносити у таблицю такого вигляду:

Отримані дані потрібно перевірити за допомогою співвідношення (1).

Контрольні питання

1.Які типи теплових двигунів Ви знаєте?

2. Від чого залежить ККД теплового двигуна та холодильної машини?

3. Якими факторами був би обмежений максимальний ККД ідеальної теплової машини у разі можливості її широкого вжитку?

4. Пояснити принцип дії термоелектричного холодильника. Які переваги і недоліки має ця машина порівняно з компресорним холодильником?

5. Чи досягне різниця між температурами термоелектричного охолоджувача свого максимального значення (65⁰С), якщо вона заживлена номінальним струмом (без додаткових заходів)?

6. Яку економію енергії можна отримати, застосовуючи тепловий насос замість прямого електрообігріву?

7. Чому теплові насоси не використовуються масово для опалення приміщень?

8. Чому теплові насоси доцільно застосовувати для обігріву трюмів і кают суден?

9. Навести кілька формулювань другого початку термодинаміки. Що таке вічний двигун другого роду?

10. Порівняти ефективність обігріву суднових приміщень за допомогою теплового насоса і котла, що працює на дизельному пальному.

Лабораторна робота № 114