Enrico Silva - diritti riservati - Non è permessa, fra l altro, l inclusione anche parziale in altre opere senza il consenso scritto dell autore

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1 Effetto della presente Seebeck: opera. Termocoppie Termocoppie

2 Circuito bimetallico (anche con due semiconduttori) V 3 V 0 = T1 T 2 [S A (T) S B (T)]dT Tensione utilizzabile Coefficienti Seebeck Dati a 0 C!"#$%&'()))*&+#,-.*%"/0

3 Termocoppie Necessità di un punto di riferimento a temperatura nota Esempio: ghiaccio fondente, 0 C Termocoppie Schema di principio!"#$%$&'( Enrico )''*'+, Silva - proprietà intellettuale non ceduta Non è permessa, +"'--$+$'.% in particolare, ;)%<=&><()*<$(&,%*<(&&>%&*'/?%'%+= la riproduzione anche parziale Per l autorizzazione! 8"44' a riprodurre in parte o in tutto la presente è richiesto il permesso scritto dell autore #$%&'()*%+%&,-*.)/0 (E. Silva) 2'34'51%65' 3'1#65'3'.% 76.+%$". " 8".#%1.%1. /'01%$&' )''*'+, +"'--$+$'.% 9: ;)%<=&><()*<$(&,%*<(&&>%&*'/?%'%+= (nell esempio, termocoppia Cu/costantana: sensibilità +41.5μV/ C a 0 C)

4 Termocoppie: giunzioni Diversi tipi di giunzione fra materiali Enrico Silva Giunto - proprietà caldo a massa intellettuale non ceduta formato con guaina di protezione (ceramica) protezione tempo della di presente risposta breve opera. Per l autorizzazione piuttosto a riprodurre robusto, in anche parte per alte o in tutto robusto la presente opera è richiesto pressioni il permesso scritto dell autore (E. Silva) Giunto caldo esposto tempo di risposta molto breve esposto a possibili agressivi chimici Tempo di risposta Giunto a massa Giunto isolato Giunto caldo isolato isolato dalla guaina di evita disturbi elettrici tempo di risposta lungo Tipologie di termocoppie Co, Al e Cr leghe particolari: costantana, Alumel, Chromel

5 Proprietà delle termocoppie T (Cu/costantana): resistente alla corrosione in ambiente umido usi anche criogenici; a temperature elevate il Cu si ossida non magnetica Tipo J (Fe/costantana): Fe ossida sopra ~ 540 C Tipo E (Chromel /costantana): elevato coefficiente di Seebeck elevata sensibilità Tipo K (Chromel /Alumel ): resistenti ad ambienti ossidanti, anche T>600 C. non adatte al vuoto (il Chromel perde Cr scalibrazione) Tipo N (nicrosil/nisil): simile alla K Tipo R e S (Pt, Rh): T da ~ 10 C a ~ 1500 C. Tipo B (Pt, Rh <30%): alte T Inoltre vi sono numerose termocoppie non standard, l effetto Seebeck è ubiquo! Standardizzazione delle connessioni United States ASTM e ANSI: French NFE: Non è permessa, in particolare, la riproduzione anche German DIN: parziale British BS1843: 1952: British BS4937: Part 30: 1993:

6 Risposta delle termocoppie!""#$%&'()#&("*+,'(#+-#./0#&(1(&(2$( Tabella U.S., riferita a 0 ma in gradi Fahreneit... Compensazione del punto a freddo #$%&'()*+, -,%./0!"#$%&"'"()* +%(,)-.( 8!" Non è permessa, 9 in particolare, la riproduzione anche parziale! 9 1 1(*20$(3$435 Per l autorizzazione a riprodurre &)+3$67.() in parte o in tutto la presente :(3$(0;*2,4<4() La giunzione di riferimento e un punto del conduttore verso J2 sono ancorati termicamente. La temperatura del blocco isotermo è monitorata da un sensore (RTD, Thermistor...) e la variazione del riferimento è compensata da circuiteria analogica o via software.

7 Enrico Effetto Silva - proprietà Seebeck: intellettuale non ceduta Generatori termolettrici (GTE) Circuito bimetallico (anche con due semiconduttori) V 3 V 0 = T1 T 2 [S A (T) S B (T)]dT Tensione utilizzabile

8 Generalità DUE circuiti bimetallici, con Non S n è = permessa, S p! in particolare, la riproduzione anche parziale Serie elettrica, parallelo termico! Generatore!"#$%&'()'

9 Generatori: microharvesting February 18, 2009 Micropelt Introduces World s First Thermoharvester-Driven Wireless Sensor Node Enables battery-free operation of sensor nodes 27 mm 60 mm!"#$%&'()*+,")) Generatori: microharvesting FIG. 5. Seiko Thermic, a wristwatch powered by body heat using a thermoelectric generator; (a) the watch, (b) cross-sectional diagram. 14 (Copyright by Seiko Instruments Incorporated, reproduced with permission.) (fuori produzione) The Electrochemical Society Interface Fall 2008

10 Generatori: recupero di energia FIG. 2. Conceptual design of thermoelectric generator producing electricity from waste heat in the engine exhaust. Copyright BMW, reprinted by permission. + calore prodotto dall immondizia,... The Electrochemical Society Interface Fall 2008

11 Generatori: applicazioni spaziali!"#$%&'$()*+$,-)&./0&!.#$%&'$()*+$,-)& Non è permessa, in particolare, la riproduzione potenza anche termica, parziale 110 W of potenza elettrica nello spazio. 1)2$,-)& 045,./,30& MMRTG: 8 General Purpose Heat Source (GPHS) modules kg Pu-238: 2000 W di PbSnTe, PbTe, usati sin dai Viking (atterrati su Marte nel 1976) e Pioneer. 64 cm dia. 66 cm L 45 kg Generatori: applicazioni spaziali!"#$%$&'()%%*"("+,'-.$/'012/.34',1$'5" (23$3,0'28',1$'99:;<='2+'9)%,.* :"&.2.02,2($';1$+52$%$7,+.7'<$3$+",2+>

12 Generatori: applicazioni spaziali MHWRTG: 158 W operativo dopo > 30 anni!