Термоелектрична технологія — це метод активного теплового управління, заснований на ефекті Пельтьє.Це явище було відкрито Дж. К. А. Пельтьє в 1834 році. Це явище включає нагрівання або охолодження з’єднання двох термоелектричних матеріалів (вісмуту та телуриду) шляхом пропускання струму через з’єднання.Під час роботи постійний струм протікає через модуль TEC, спричиняючи передачу тепла з одного боку на інший.Створення холодної та гарячої сторони.Якщо напрямок струму змінюється, холодна і гаряча сторони міняються.Його потужність охолодження також можна регулювати, змінюючи робочий струм.Типовий одноступінчастий охолоджувач (рис. 1) складається з двох керамічних пластин з напівпровідниковим матеріалом p- і n-типу (вісмут, телурид) між керамічними пластинами.Елементи напівпровідникового матеріалу з’єднані електрично послідовно і термічно паралельно.
Термоелектричний модуль охолодження, пристрій Пельтьє, модулі TEC можна розглядати як тип твердотільного теплового енергетичного насоса, і завдяки його фактичній вазі, розміру та швидкості реакції він дуже підходить для використання як частини вбудованого охолодження. системи (через обмеженість простору).Завдяки таким перевагам, як тиха робота, стійкість до розбиття, стійкість до ударів, довший термін служби та легке обслуговування, сучасний термоелектричний модуль охолодження, пристрій Пельтьє, модулі TEC мають широкий спектр застосування у сфері військового обладнання, авіації, аерокосмічної галузі, лікування епідемій. профілактика, експериментальне обладнання, споживчі товари (охолоджувач для води, автомобільний кулер, готельний холодильник, винний кулер, особистий міні-холодильник, охолоджуюча та нагрівальна підкладка для сну тощо).
Сьогодні через малу вагу, невеликий розмір або місткість і низьку вартість термоелектричне охолодження широко використовується в медичному, фармацевтичному обладнанні, авіаційному, аерокосмічному, військовому, системах спектроскопії та комерційних продуктах (таких як диспенсери гарячої та холодної води, портативні холодильники, каркулер і так далі)
Параметри | |
I | Робочий струм до модуля TEC (в амперах) |
Iмакс | Робочий струм, який створює максимальну різницю температур △Tмакс(в амперах) |
Qc | Кількість тепла, яке може бути поглинуте на холодній стороні ТЕС (у Ватах) |
Qмакс | Максимальна кількість тепла, яка може бути поглинена холодною стороною.Це відбувається при I = Iмаксі коли Delta T = 0. (у Ватах) |
Tгарячий | Температура поверхні гарячої сторони під час роботи модуля TEC (в °C) |
Tхолодний | Температура холодної сторони під час роботи модуля TEC (в °C) |
△T | Різниця температур між гарячою стороною (Тh) і холодну сторону (Тc).Дельта Т = Тh-Tc(у °C) |
△Tмакс | Максимальна різниця температур, яку може досягти модуль TEC між гарячою стороною (Th) і холодну сторону (Тc).Це відбувається (максимальна потужність охолодження) при I = Iмаксі Qc= 0. (у °C) |
Uмакс | Напруга живлення при I = Iмакс(у вольтах) |
ε | Ефективність охолодження модуля TEC (%) |
α | Коефіцієнт Зеєбека термоелектричного матеріалу (В/°C) |
σ | Електричний коефіцієнт термоелектричного матеріалу (1/см·Ом) |
κ | Теплопровідність термоелектричного матеріалу (Вт/см·°C) |
N | Номер термоелектричного елемента |
Iεмакс | Струм, що додається, коли температура гарячої сторони та старої сторони модуля TEC є заданим значенням і вимагає отримання максимальної ефективності (в амперах) |
Введення прикладних формул до модуля TEC
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(Tч- Тв) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [ IL /σS +α(Tч- Тв)]
ε = Qc/UI
Qч= Qc + IU
△Тмакс= Тч+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Iмакс =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεмакс =ασS (Тч- Тв) / L (√1+0,5σα²(546+ Тч- Тв)/ κ-1)