Техника - молодёжи 1990-09, страница 39

Гидравлическая аналогия четырех принципов отопления:

1 Отопление холодильной машиной. Поддерживать повышенный уровень воды в левом резервуаре можно за счет понижения уровня в правом резервуаре, из которого непрерывно откачивается вода. Откачка производится насосом, приводимым в действие гидротурбиной, питаемой водой из верхнего резервуара. При указанных на рисунке числах получается, что 1 кг воды, стекающей из верхнего резервуара в водоем, обеспечивает подачу 5 кг воды из правого резервуара в левый.

2. Отопление тепловым насосом. Забирая воду непосредственно из водоема, а не из резервуара с пониженным уровнем, как в предыдущем случае, можно существенно повы-

холодмоя поверхность

топлопрооодмыо мотор-юл

Схема полупроводникового термоэлемен-

сить производительность: на 1 кг воды, стекающей из верхнего резервуара в водоем, приходится уже 10 кг воды, подаваемой в правый резервуар.

3. Отопление электронагревателем. Заполняя резервуар водой непосредственно из верхнего резервуара, мы имеем самый расточительный способ поддержания уровня: если в предыдущих случаях отношения нагнетаемой воды к расходуемой составляет соответственно 5 и 10, то в этом случае оно всего-навсего 1.

4. Отопление термоэлектрическими элементами. Его можно уподобить работе эжектора, в котором каждый кг падающей с большой высоты воды присасывает из водоема еще 9 кг и вместе с ними поступает в резервуар.

в зависимости от температур в отапливаемом помещении и на улице. Такое отношение уж и вовсе неудобно было называть КПД, и в теории тепловых насосов появился термин — коэффициент преобразования.

В чем же секрет пробуксовки понятия КПД в приложении к тепловым машинам?

Он в том, что теплоту не только нельзя соотносить с механической работой, но нельзя даже говорить о сравнении теп-

Схема установки 1959 года, предложенная комиссией президиума АН СССР.

В жидкость, залитую в сосуд Дьюара, помещены полупроводниковая термобатарея (левое плечо схемы) и омический нагреватель такой же мощности (правое плечо). Питание к ним подводится через крышку от аккумуляторной батареи и от сети. Присосы тепла извне исключены: оба спая термобатареи находятся внутри сосуда. При пропускании тока через правое плечо — омический нагреватель — на нем выделяется ровно столько тепла, сколько подведено электроэнергии. При переключении питания на левое плечо — к термобатарее — при тех же показаниях приборов количество тепла устойчиво, во многих опытах в 2,2—2.5 раза превышало количество тепла, выделяемого на нагревателе/

лот, выделяемых, поглощаемых и передаваемых при разных температурах. Смешивать эти величины, деля их одну на другую, значит, уподобиться таким «специалистам», которые в приведенной выше гидравлической аналогии стали бы называть коэффициентом полезного действия не отношение энергий на выходе и на входе в турбонасосный агрегат, а отношение расходов воды в насосе и турбине!

Имея все это в виду, мы можем теперь сравнить совершенство полупроводниковых и обычных тепловых насосов, работающих, к примеру, в режиме холодильника. Так, при разности температур в комнате и морозильнике в 45°С холодильный коэффициент обычного домашнего компрессионного холодильника равен примерно единице. Для адсорбционного холодильника при тех же условиях этот коэффициент составляет 0,25, а для термоэлектрических — 0,37—0,44. Таким образом, полупроводниковые термоэлектрические холодильные устройства занимают промежуточное положение между компрессионными и адсорбционными установками.

В 1959 году в нашей прессе замелькали сообщения о том, что на заводе «Сантехника» обнаружен эффект, в котором нарушается закон сохранения энергии. Пошли слухи о создании устройства с КПД большим 100%. Тогда академики Л. Арцимович, П. Капица и И. Тамм в «Правде» опубликовали статью, в которой разъясняли работникам завода, что созданное ими устройство — тепловой насос, у которого КПД, то есть коэффициент преобразования, может быть больше 100%.

Когда в конце 1960 года я беседовала с директором «Сантехники» В. Потаповым, он с раздражением сказал:

— Все сейчас объясняют, что наш кондиционер — тепловой насос, как будто мы этого не знали. Да ведь в том-то и дело, что в нашем устройстве выделяется тепло СВЕРХ того, которое должно выделяться в соответствии с эффектом Пельтье!

И вот теперь, изучая публикации, посвященные событиям на «Сантехнике», можно только поражаться слепоте комментаторов, которые слушали и не слышали, смотрели и не видели, читали и не понимали написанного. В самом деле, в заявке на открытие, представленной В. Потаповым в Комитет по делам изобретений и открытий при СМ СССР 29 мая 1959 года, прямо указывается, что речь идет о выделении тепла «сверх тепла Пельтье и Джоуля». Работники «Сантехники» обнаружили это явление при испытании серийной полупроводниковой термобатареи, причем эффект наблюдался и тогда, когда холодный спай термо-изолировали от окружающей среды.

В декабре 1959 года сотрудники Института металлургии АН СССР провели серию экспериментов по методике, предложенной комиссией президиума

37