Партизанский котелок иоффе описание. Термоэлектричество: история
Коньков Павел
В годы Великой Отечественной войны академик А.Ф. Иоффе являлся председателем комиссии по научно-техническим военно-морским вопросам и продолжал руководить Ленинградским физико-технологическим институтом, эвакуированным в Казань.
Специально для партизанских отрядов Иоффе создал термогенератор, служивший источником питания для радиоприемников и передатчиков. Он состоял из нескольких десятков термопар, крепившихся ко дну солдатского котелка. В котелок наливалась вода, и его ставили на костер.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Термоэлектрогенератор
Принцип работы термоэлектрогенератора Действие термоэлектрогенератора основано на использовании термоэлектрического эффекта, сущность которого заключается в том, что при нагревании места соединения (спая) двух разных металлов между их свободными концами, имеющими более низкую температуру, возникает разность потенциалов. Если замкнуть такой термоэлемент (термопару) на внешнее сопротивление, то по цепи потечет электрический ток.
Преобразование тепловой энергии в электрическую - термопара. Если взять кольцевой проводник, состоящий из двух металлов А и Б, и нагреть места их соединения соответственно до температуры Т1 и Т2 так, чтобы Т1 было больше, чем Т2. В горячем спае такой термопары ток идет из металла Б в металл А, а в холодном спае из металла А в металл В.
Партизанское движение Партизанская борьба во время Великой Отечественной войны началась с первых же дней нападения гитлеровской Германии на CCCР. Важную роль играла разведывательная деятельность партизан и подпольщиков, державших под наблюдением обширную территорию и передача полученных данных о противнике на «большую землю».
Устройство «партизанский котелок». Он состоял из нескольких десятков термопар, крепившихся ко дну солдатского котелка. В котелок наливалась вода, и его ставили на костер. Вода определяла температуру одних спаев, а температуру других "задавало" пламя костра, нагревающее дно котелка. Разность температур спаев составляла всего 250-300 градусов, этого хватало для надежного обеспечения питания переносной радиоаппаратуры партизан.
Конструкция термоэлектрогенератора ТГК-3 Предназначен для питания индивидуальных радиоприемников в неэлектрифицированных местностях, где применяется керосиновое освещение. Поэтому в качестве источника тепловой энергии для термоэлектрогенератора было решено использовать обычную керосиновую лампу-"молнию" служащую одновременно и для целей освещения.
Схематическое устройство термоэлектрогенератора ТГК-3 Лампа имеет укороченное стекло без верхней цилинрической части. Внутрь этого стекла входит нижняя часть металлического теплопередатчика, имеющего форму многогранной призмы 1. На боковой поверхности верхней части этого теплопередатчика расположены блоки термобатареи 2. Для охлаждения холодных спаев термоэлементов к внешним поверхностям блоков прижаты металлические радиаторные ребра 4.
Действия партизан Важное значение имело взаимодействие партизан с частями регулярной армии. В 1941 г. в ходе оборонительных боёв РККА это выражалось преимущественно в ведении разведки. Наиболее ярким примером эффективного взаимодействия партизан и частей Советской Армии стала Белорусская операция 1944 года «Багратион». Целью партизан в операции «Багратион» было, поначалу, выведение из строя неприятельских коммуникаций, позже - воспрещение отхода разбитых подразделений вермахта.
Эффект Зеебека для малой генерации электроэнергии применяется достаточно давно. До появления солнечных батарей это был достаточно распространенный способ получения хотя бы какого-то электропитания. Многие до сих пор помнят так называемый «партизанский» котелок. При помощи такого котелка можно было питать радиостанцию. Котелок с водой устанавливался на костре. Внутри днища котелка были установлены термопары. За счет теплового потока от огня к воде через термопары пользователь получал электрический ток.
Современный аналог «партизанского» котелка:
Термоэлектрический «партизанский» котелок
Широко применялись в свое время и керосиновые лампы с аналогичным эффектом электрической мощностью около 5 Вт.
Керосиновая лампа с установленным на нее термоэлектрическим генератором:
Керосиновая термоэлектрическая лампа
В настоящее время, с опозданием в десятилетия, похожие продукты начали выпускать и китайские, и американские фирмы. Однако у них есть существенный недостаток. Применяемые там термоэлектрические модули изготовлены по технологии элементов Пельтье, а не по технологии термоэлектрических батарей Зеебека. В итоге данные изделия получаются очень недолговечными.
Периодические приходится слышать, как изобретательные люди пытаются получить автономно электроэнергию путем вроде «обклеить печь элементами Пельтье». Однако они не учитывают то, что недостаточно нагреть термоэлектрический модуль. Необходимо пропустить через него как можно больше тепла. То есть с одной стороны эффективно нагреть, а с другой очень эффективно охладить. И чем выше будет разница температур, тем больше процентов тепла превратится в электроэнергию. Можно приобрести в сети термоэлектрические модули на керамике, которые продают с пометкой генераторные термоэлектрические модули. Но нужно понимать, что для того, чтобы такой термоэлектрический модуль показал хотя бы 80% от заявленной на нем мощности необходимо его охлаждать постоянным потоком холодной воды через тщательно подогнанную алюминиевую пластину. Разумеется, такое охлаждение в бытовых устройствах маловероятно. Да и в любом случае ресурс таких термоэлектрических генераторных модулей крайне низок в силу несоответствия применяемых для их производства технологий условиям эксплуатации. А именно большой по сравнению с элементами Пельтье разнице температур. Генераторные модули, которые изготовлены по технологии, рассчитанной на длительную эксплуатацию в реальных условиях и с высоким КПД, вы можете увидеть на нашем сайте на странице Термоэлектрический генераторный модуль.
Еще одно изделие нашей разработки, предназначенное для быта. Это электрическая энергопечь или печь генератор. Это термоэлектрический генератор, вмонтированный в твердотопливную печь. Предназначен для отопления с естественной циркуляцией жидкого теплоносителя. Такая печь может обеспечивать потребителя электроэнергией с электрической мощностью в пике до 2 кВт (напряжение 220 В), а также 5-7 кВт тепловой энергии.
Схема печи генератора с термоэлектрическим генератором.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕЧИ ГЕНЕРАТОРА
Электрическая мощность в пике — 2 кВт
Электрическая мощность постоянная номинальная — 150 Вт
Напряжение — 12 В и 220 В
Тепловая мощность — 5-7 кВт
Отопление — жидкостное
Стоимость — от 48 000 руб.
Существует вариант и для газового топлива. Нами был разработан газовый отопительный котел с термоэлектрической генерацией электроэнергии.
Схема работы термоэлектрического генератора – отопительного газового котла.
Всех приветствую.
Представляю вам очередной набор для сборки наглядного пособия по урокам физики, раздел электричество или просто макет вентилятора с термоэлектрическим генератором. Содержит электродвигатель, источник питания в виде элемента Пельтье. Это наглядное пособие показывает, как можно использовать альтернативные источники энергии, да и просто расширяет кругозор. Игрушкой назвать можно, но с оговоркой, потому что используется горячая вода. Итак, тем кто заинтересовался, прошу под кат.
Согласно википедии, элемент Пельтье это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье - возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler - термоэлектрический охладитель).
Многие уже слышали о таких элементах, кто то уже использовал в своих целях. Наглядный пример применения элемента Пельтье - кулер с водой в офисе. Охлажденная вода получается как раз при помощи элемента Пельтье.
Но в нашем случае должно быть все наоборот. Мы должны получить электроэнергию из этого элемента.
В таком случае нам поможет эффект, обратный эффекту Пельтье, который называется эффектом Зеебека.
Эффект Зеебека - явление возникновения ЭДС в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах. Эффект Зеебека также иногда называют просто термоэлектрическим эффектом.
По простому при нагревании или охлаждении одной из сторон элемента вырабатывается электроэнергия. Как раз данный конструктор призван использовать эффект Зеебека и собрав его мы получим термоэлектрический генератор.
Яркий пример термоэлектрического генератора получившего распространение в послевоенные годы - термогенератор ТГК-3:
Источник тепла и попутно света являлся обычной керосиновой лампой. Развитое оребрение давало максимально возможный перепад температур для генерации электроэнергии.
Более ранний вариант термогенератора ТГ-1 применялся в период Великой Отечественной войны с 1943 года в партизанских формированиях и являлся хорошим подспорьем батареям и генераторам на базе автомобилей.
Партизанский котелок
Когда началась Великая Отечественная война физики Лениградского физико-технического института разработали специально для партизан и диверсионных групп, забрасываемых в тыл противника, термоэлектрогенератор ТГ-1, известный под названием «партизанский котелок». Работами по его созданию руководил один из коллег Иоффе – Юрий Маслаковец, заинтересовавшийся термоэлектрическими явлениями в полупроводниках еще до войны. ТГ-1 действительно был похож на котелок, наполнялся водой и устанавливался на костер. В качестве полупроводниковых материалов использовались соединение сурьмы с цинком и константан – сплав на основе меди с добавлением никеля и марганца. Разница температур пламени костра и воды доходила до 300° и оказывалась достаточной для возникновения в термоэлектрогенераторе тока. В результате партизаны заряжали батареи своей радиостанции. Мощность ТГ-1 достигала 10 ватт. Выпуск генератора был налажен в марте 1943 года на «НИИ 627 с опытным заводом № 1».
С назначением и принципом работы мы ознакомились, теперь перейдем к нашему конструктору.
Доставка и упаковка:
Доставка транспортной компанией за 19 дней.
Я надеялся что с такой упаковкой мне ничего не грозит.
Стандартная упаковка из двойного пакета с насыпанными внутрь деталями.
Вскрываем пакет:
Фанерное основание, несколько одинаковых брусков. Часть из них используется как ножки. Брусок для стойки. Полипропиленовая защелка для крепления электромотора. Сам электромотор и тюбик клея. В эту фотографию не попала емкость с крышкой для холодной воды. Об этом чуть позже.
Стакан с крышкой для горячей воды. Выполнен из алюминия, хорошо передает тепло. Размеры 60х60 мм. внутри стакана спрятали энергетическую установку набора - элемент Пельтье с установленным радиатором. Вместимость стакана не менее 100 миллилитров.
Инструкция:
При сборке можно не соблюдать, поскольку деталей кот наплакал.
Немножко дегтя:
Несмотря на то, что пластиковая коробочка находилась в отдельном пакете, все же была повреждена. Достал осколки и приклеил на место с помощью дихлорэтана. Остались следы, немножко подравнял наждачной бумагой.
Источник электроэнергии - элемент Пельтье:
К сожалению маркировки какой либо нет, либо она была, но на другой стороне.
Элемент приклеен к радиатору размером 40х40х20 мм и имеет 11 ребер.
Кстати аналогичный радиатор можно добыть с моста (северного или южного) старенькой материнской платы.
Интересная деталь, ничего не напоминает?
Да, это держатель дюймовой полипропиленовой трубы. Впрочем с фиксацией электродвигателя справляется на ура.
Электродвигатель очень слабенький. Рабочее напряжение 5 Вольт.
100% такой же можно добыть разбирая старый CD-Rom в котором моторчик отвечает за перемещение лотка.
Вентилятор 3х лопастный, диаметр примерно 55 мм. Надевается напрямую на вал электродвигателя.
Почему то напомнило Карлсона, который живет на крыше.
Клей на этот раз действительно определяется как ПВА. Не замороженный. Склеивает хорошо и быстро.
Процесс сборки:
Фиксируем ножки на основании. Устанавливаем брусок, который ограничивает перемещение ванночки.
На двухсторонний скотч фиксируем ванночку и далее закрепляем длинный брусок перпендикулярно основанию. Далее, с применением клея ПВА закрепляем полипропиленовый зажим с предварительно установленным в него моторчиком с вентилятором. Для надежности можно зафиксировать небольшим шурупом.
Электрическая часть - провода электромотора по цвету соединяем с проводами элемента Пельтье и изолируем термоусадочной трубкой.
На этом сборку можно считать завершенной.
Для запуска конструктора необходимо налить холодную воду в прозрачную емкость где то на 2/3, опустить радиатор ребрами вниз и установить сверху алюминиевый стаканчик в который уже наливаем горячую воду. Для лучшего наглядного эффекта лучше наливать кипяток. В любом случае, чем больше перепад температур, тем больше мощности генератор отдаст мотору и выше будут обороты вентилятора.
Ванночка зафиксирована на основании посредством клея ПВА. По инструкции надо было применить двухсторонний скотч. Но поскольку я обработал поверхность наждачной бумагой, то приклеилось просто замечательно. Необходимость в прижимающем бруске отсутствует.
Допустил небольшую ошибку при сборке. Винт задевал прямоугольный брусок. Пришлось немного выдвинуть моторчик вперед. Так же брусок можно было бы не устанавливать.
Пробуем. Не работает! Легкий толчок по лопасти и вентилятор стремительно набирает обороты.
Температура у нас составляет: 5 и 72 градуса по Цельсию соответственно.
При этом вольтметр показывает 0.8 Вольта. Это значение под нагрузкой в виде электродвигателя.
Тахометр зафиксировал максимальные обороты около 1400 в минуту.
Для лучшего контакта стаканчика с элементом Пельтье я применил теплопроводящую пасту, которую купил когда то на алиэкспресс.
С ее использованием подталкивать крыльчатку вентилятора не требуется. моторчик раскручивается сам.
Можно немного увеличить эффективность и выровнять дно стаканчика. Оно хоть и штампованное и на вид не мятое, но его поверхность можно улучшить с помощью мелкой наждачной бумаги и ровной поверхности.
Ура, теперь работает самостоятельно и с меньшим перепадом температуры!
Хотите большего?! Совершите обкатку моторчика, обороты немного прибавятся. Так же можно увеличить разницу температур.
В видео демонстрация собранного макета со всех сторон, а так же в рабочем состоянии.
Остальная часть видео начиная с 1:28 посвящена сборке.
Предостережение:
Ввиду использования горячей воды пробные включения крайне желательно проводить под контролем взрослых.
Стакан из алюминия - так же может быть горячим как и вода внутри. Либо обклеить самоклеящимся изоляционным материалом, либо брать в перчатках или плоскогубцами.
Мощность мотора слабая, поэтому если даст крыльчаткой по пальцам - то ничего страшного. Больно не будет.
Выводы:
Интересный, простой набор. Можно занять ребенка на вечер и расширить кругозор. Не все же в игрушки на телефоне играть.
Деревянные детали - качественно напилены. Заусенцев так же нет. Древесина - липа или осина.
Конструктор рассчитан на ребенка от начальных классов и выше. Точность и аккуратность сборки на итоговый результат не влияет.
Рекомендую применить паяльник для пайки проводов. Альтернатива - скрутка проводов.
Затруднения вызвала фиксация колонны на основании, либо надо дольше ждать пока клей схватится, либо использовать шуруп.
Платформа достаточно универсальная. Вместо элемента Пельтье можно применить например фотоэлементы или сделать обратимый вариант - Электродвигатель вырабатывает электроэнергию и питает например светодиод.
А можно и сделать кораблик применив корпус из пенопласта. Получится аэроглиссер. Как настольный вентилятор идея вряд ли осуществима.
Как вы заметили, много деталей можно добыть локально. Остается купить элемент Пельтье и сделать все своими руками.
На этом все. Спасибо за уделенное время.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +18 Добавить в избранное Обзор понравился +46 +69о 1/ На нашем снимке – физики, принимавшие участие в размагничивании кораблей в Севастополе. Справа – И. В. Курчатов, в центре – Ю. С. Лазуркин (ныне доктор физико-математических наук, заведующий сектором Института атомной энергии имени И. В. Курчатова,
Боец народного ополчения, профессор Ленинградского университета К. Ф. Огородников.
Член-корреспондент ЛИ СССР П. П. Кобеко, создавший новое изоляционное вещество – эскапон, которое имело большое оборонное значение, в лаборатории, у крутильного станка.
Группой ленинградских ученых по главе с академиком А. Ф. Иоффе был создан и построен на одном из московских заводов «партизанский котелок» – термоэлектрический генератор. «Партизанский котелок», так же как и другой аналогичный прибор – «чайник», развивал
Е. О. Патон (справа) на полигоне во время испытания танков, сваренных его методом.
В штабе советской авиационной науки – Центральном аэрогидродинамическом инсти- туте имени Н. Е. Жуковского. На снимке (слева направо): член-корреспондент Академии паук (ныне академик, президент АН СССР) М. В. Келдыш, авиаконструктор С. В. Ильюшин и заслуж
Академик В. И. Вернадский диктует свою последнюю работу.
Главный хирург Красной Армии Н.Н. Бурденко в одном из фронтовых госпиталей в первые месяцы Великой Отечественной войны.
Противоминная вахта физиков
9 августа 1941 года из Ленинграда в Севастополь вылетели научный руководитель одной из лабораторий физико-технического института профессор (ныне академик) Анатолий Петрович Александров и прославленный впоследствии ученый и организатор науки Игорь Васильевич Курчатов. В Севастополе они включились в работу по практической реализации разработанного в институте метода защиты кораблей от магнитных мин, которая велась группой ученых и представителей Военно-Морского Флота с начала июля.
Сущность метода состояла в размагничивании корабля, точнее, в компенсации вертикальной составляющей его собственного магнитного поля. Именно на действие этой составляющей и были рассчитаны взрыватели немецких магнитных мин. Компенсация магнитного поля осуществлялась с помощью расположенных по всему кораблю обмоток, по которым пропускался электрический ток. В дальнейшем для малых кораблей и подводных лодок был разработан более простой, безобмоточный способ размагничивания.
Статистика показала, что размагничивание кораблей резко снижает вероятность их поражения магнитными минами. Вскоре эти работы получили полное признание со стороны военных моряков. Ни один корабль не выпускался в море без «визы» ученых - без размагничивания и проверки остаточного магнитного поля.
В конце августа А. П. Александров уехал из Севастополя для того, чтобы организовать работы по размагничиванию кораблей на Северном флоте. Руководителем севастопольской группы остался И. В. Курчатов. В ноябре па плавбазе подводных лодок «Волга» группу перебросили из осажденного Севастополя в Поти. В 1942 году И. В. Курчатов выехал в Казань, где в это время был Ленинградский физико-технический институт, а в 1943 году возглавил коллектив ученых, начавших разработку советского ядерного оружия.
«Академик Виноградов» - Поэтика" (1963). Фразеологические единства допускают вставку других слов (положить зубы на полку). С 14 лет давал частные уроки. В. В. Виноградов опубликовал „Исследования в области фонетики северно-русского наречия“. Детство. Лексикография. Заслуги перед отечеством. Особенности фразеологического единства.
«Абрам Фёдорович Иоффе» - Иоффе с сотрудниками. Открытие улицы Абрама Иоффе в Берлине. А.Иоффе и его земляк С.Тимошенко - студенты петербургских институтов. Фото Капицы. Шокли и Иоффе. Дом семьи Иоффе в г.Ромны. Роменское реальное училище. Заседание Ученого совета ФТИ. Физико-технический институт. У главного входа в Физико-технический институт.
«Партизанское движение 1812» - Начало войны. Герасим Курин. Крестьянские партизанские отряды. А.С. Пушкин. Жители Рославльского уезда создали несколько конных и пеших партизанских отрядов. С тобой Не хочу высоких званий, И мечты завоеваний Не тревожат мой покой! Армейские партизанские отряды. Партизанские отряды действовали в сложных условиях.
«Партизанская война» - Большую помощь партизанам оказывало командование фронтов и армий. Вступление. Безусловно. Как изменилось отношение советского проавительства к партизанскому движению в ходе войны? Партизаны Северной Осетии. 1942 г. Партизанское движение. Появилось централизованное руководство в Москве. Результат исследования.
«Стили руководства» - Теория жизненного цикла Херси и Бланшара. 1, 1 Обедненное управление. 1, 1. Обедненное управление. Руководитель излагает суть дела группе подчиненных. Поведение, ориентированное на человеческие отношения. Либеральное руководство: сниженный объем работы + предпочтение демократичному лидеру. Структура задачи.
«Партизанский отряд» - Великая Отечественная Война партизаны. Советские партизаны в Великой Отечественной войне. Диверсии занимали значительное место в деятельности партизанских формирований. Элементы партизанской войны. Действия партизан были преимущественно несогласованны. Расположение советских партизанских отрядов. Лжепартизаны.
