Псковский государственный политехнический институт Термомагнитоэлектрический преобразователь энергии Научная группаАндреев М. Л. Исаков А. Н. Козырева О. И.

2/14 В чём проблема эффективного преобразования тепловой энергии в электрическую? Традиционные способы преобразования имеют длинную технологическую цепочку. На каждом этапе данной цепочки присутствуют потери. Кроме того, данное энергетическое оборудование имеет высокую стоимость и массогабаритные показатели. Исходное топливо Преобразователь топлива в теплоту (топочное устройство) Преобразователь теплоты в перегретый водяной пар (котёл) Преобразователь энергии пара в механическую работу (турбина) Преобразователь механической энергии в электричество (турбогенератор) Электро- энергия

3/14 Одним из вариантов решения проблемы эффективного преобразования тепловой энергии в электрическую является создание термомагнито- электрического преобразователя (ТМЭП). Принцип работы ТМЭПЦикл преобразования Исходное топливо Преобразователь топлива в теплоту (топочное устройство) Электро- энергия Термомагнитоэлектрический преобразователь (ТМЭП) Использование установки ТМЭП позволяет сократить цепочку генерации электроэнергии и повысить эффективность преобразования.

4/14 Принцип работы термомагнитоэлектрического преобразователя энергии. 1 – ферромагнитный сердечник 2 – постоянный магнит В простейшем случае, как показано на рисунке, в ферромагнитном сердечнике (1) создаётся магнитное поле от постоянного магнита (2). На ферромагнитный сердечник намотана катушка, замкнутая на сопротивление нагрузки R. Добившись изменения магнитного потока Ф, пронизывающего катушку, на катушке возникнет ЭДС и через сопротивление нагрузки R потечёт ток. Изменение магнитного потока Ф будет происходить за счёт изменения магнитной проницаемости сердечника.

5/14 Способы изменения магнитной проницаемости материала сердечника. Оба способа изменения магнитной проницаемости материала связаны с нелинейностью характеристики µ(Т). Изменение температуры Кюри при постоянной температуре сердечника. Изменение температуры тела вблизи точки Кюри. Подвод и отвод теплоты Магнитокалорический эффект Эластокалорический эффект Изменение механического давления Магнитострикционный эффект

6/14 Варианты конструкции установки ТМЭП. Основываясь на различных эффектах ферромагнитных материалов, были созданы различные прототипы установок ТМЭП. На основе магнитокалорического эффекта На основе магнитострикционного эффекта Так же были предложены и другие варианты конструкции ТМЭП, не представленные в данной презентации.

7/14 Магнитокалорический эффект и установка ТМЭП на его основе. Магнитокалорический эффект (МКЭ) заключается в изменении температуры магнитного материала при его намагничивании или размагничивании во внешнем магнитном поле. В представленной конструкции подмагничи- вающие катушки создают дополнительное магнитное поле в активных элементах, изменяя их температуру (и магнитную проницаемость) за счёт МКЭ. Магнитный поток от постоянного магнита меняется, индуцируя в выходных обмотках ЭДС.

8/14 Математическое моделирование установок ТМЭП. В процессе исследования физических явлений в установке ТМЭП были созданы математические имитационные модели термомагнитоэлектрического преобразователя энергии. Математические расчёты и моделирование показали принципиальную возможность создания установки ТМЭП, а так же её высокую эффективность.

9/14 Экспериментальные исследования установок ТМЭП. В процессе исследования ТМЭП проводились эмпирические опыты по выявлению эффектов, связанных с процессом преобразования. Например, была выдвинута гипотеза о том, что в установке ТМЭП выходной сигнал будет иметь частоту, вдвое больше частоты входного сигнала. Спектральный анализ показал наличие выходного сигнала удвоенной частоты, таким образом в результате эмпирического опыта была подтверждена выдвинутая гипотеза.

10/14 Достоинства и преимущества установок ТМЭП. Установка ТМЭП обладает рядом преимуществ перед традиционным способом выработки электроэнергии из тепла, такими как: 1) простота конструкции Высокая надёжность преобразователя и лучшие массогабаритные показатели. 2) короткий путь преобразования Исходное топливо Преобразователь топлива в теплоту (топочное устройство) Электро- энергия Термомагнитоэлектри- ческий преобразователь (ТМЭП) Высокий КПД процесса преобразования тепла в электричество. 3) отсутствие механического движения Исключает износ деталей установки, что даёт возможность создавать автономные необслуживаемые источники питания.

11/14 Фотографии установок ТМЭП. СоленоидСердечник с намотанными на него катушками Идея

12/14 Фотографии установок ТМЭП. Установка ТМЭП в сборе Идея

13/14 Фотографии установок ТМЭП. Идея Процесс изготовления установкиУстановка ТМЭП в действии

Спасибо за внимание.