Застосування термоелектричних охолоджувальних модулів
Основою термоелектричного охолоджувального продукту є термоелектричний охолоджувальний модуль. Відповідно до характеристик, слабких сторін та діапазону застосування термоелектричного стеку, під час вибору стеку слід визначити такі проблеми:
1. Визначення робочого стану термоелектричних охолоджувальних елементів. За напрямком та величиною робочого струму можна визначити характеристики охолодження, нагрівання та постійної температури реактора, хоча найчастіше використовується метод охолодження, не слід ігнорувати його характеристики нагрівання та постійної температури.
2. Визначте фактичну температуру гарячого кінця під час охолодження. Оскільки реактор є пристроєм з різницею температур, для досягнення найкращого ефекту охолодження реактор необхідно встановити на хороший радіатор. Залежно від умов тепловіддачі, визначте фактичну температуру теплового кінця реактора під час охолодження. Слід зазначити, що через вплив градієнта температури фактична температура теплового кінця реактора завжди вища за температуру поверхні радіатора, зазвичай менше ніж на кілька десятих градуса, більше ніж на кілька градусів, десять градусів. Аналогічно, окрім градієнта тепловіддачі на гарячому кінці, існує також градієнт температури між охолоджуваним простором і холодним кінцем реактора.
3. Визначення робочого середовища та атмосфери реактора. Це включає, чи повинні модулі TEC, термоелектричні охолоджувальні модулі працювати у вакуумі чи у звичайній атмосфері, сухому азоті, стаціонарному чи рухомому повітрі, а також температуру навколишнього середовища, з якої враховуються заходи теплоізоляції (адіабатичні) та визначається вплив витоку тепла.
4. Визначте робочий об'єкт термоелектричних елементів та розмір теплового навантаження. Окрім впливу температури гарячого кінця, мінімальна температура або максимальна різниця температур, яких можуть досягти елементи TEC N,P, визначається за двох умов: холостого ходу та адіабатичного. Фактично, елементи Пельтьє N,P не можуть бути справді адіабатичними, але також повинні мати теплове навантаження, інакше вони не мають сенсу.
5. Визначте рівень термоелектричного модуля, модуля TEC (елементів Пельтьє). Вибір серії реактора повинен відповідати вимогам фактичної різниці температур, тобто номінальна різниця температур реактора повинна бути вищою за фактичну необхідну різницю температур, інакше він не зможе відповідати вимогам, але серія не може бути занадто великою, оскільки ціна реактора значно підвищується зі збільшенням серії.
6. Технічні характеристики термоелектричних N,P елементів. Після вибору серії елементів Пельтьє з N,P елементами можна вибрати характеристики елементів Пельтьє, зокрема робочий струм елементів охолоджувача Пельтьє з N,P елементами. Оскільки існує кілька типів реакторів, які можуть одночасно витримувати різницю температур та виробляти холод, але через різні робочі умови, зазвичай вибирається реактор з найменшим робочим струмом, оскільки витрати на живлення в цей час невеликі, але загальна потужність реактора є визначальним фактором. Для зменшення робочого струму за тієї ж вхідної потужності необхідно збільшити напругу (0,1 В на пару компонентів), тому логарифм компонентів має збільшитися.
7. Визначте кількість елементів N,P. Це базується на загальній потужності охолодження реактора, щоб задовольнити вимоги щодо різниці температур. Необхідно забезпечити, щоб сумарне значення потужності охолодження реактора за робочої температури було більшим за загальну потужність теплового навантаження робочого об'єкта, інакше він не зможе задовольнити вимоги. Теплова інерція штабеля дуже мала, не більше однієї хвилини на холостому ходу, але через інерцію навантаження (головним чином через теплоємність навантаження) фактична робоча швидкість для досягнення заданої температури значно перевищує одну хвилину і може тривати кілька годин. Якщо вимоги до робочої швидкості більші, кількість штабелів буде більшою, а загальна потужність теплового навантаження складається із загальної теплоємності плюс тепловитік (чим нижча температура, тим більший тепловитік).
Вищезазначені сім аспектів є загальними принципами, які слід враховувати під час вибору термоелектричних модулів з N- та P-елементами Пельтьє, згідно з якими початковий користувач повинен спочатку вибрати термоелектричні модулі охолодження, охолоджувач Пельтьє, модуль TEC відповідно до вимог.
(1) Підтвердьте використання температури навколишнього середовища Th ℃
(2) Низька температура Tc ℃, що досягається охолодженим простором або об'єктом
(3) Відоме теплове навантаження Q (теплова потужність Qp, теплоприплив Qt) Вт
Враховуючи Th, Tc та Q, необхідну кількість елементів термоелектричного охолоджувача N,P та кількість елементів TEC N,P можна оцінити відповідно до характеристичної кривої термоелектричних модулів охолодження, охолоджувача Пельтьє та модулів TEC.
Час публікації: 13 листопада 2023 р.
