Zastosowania modułów chłodzących termoelektrycznych

Zastosowania modułów chłodzących termoelektrycznych

Sercem produktu do chłodzenia termoelektrycznego jest moduł chłodzenia termoelektrycznego. Biorąc pod uwagę charakterystykę, słabe strony i zakres zastosowań stosu termoelektrycznego, przy jego wyborze należy uwzględnić następujące problemy:

1. Określ stan roboczy termoelektrycznych elementów chłodzących. Kierunek i natężenie prądu roboczego pozwalają określić wydajność chłodzenia, grzania i pracy w stałej temperaturze reaktora, chociaż najczęściej stosowaną metodą jest chłodzenie. Nie należy jednak ignorować jego wydajności w zakresie grzania i pracy w stałej temperaturze.

2. Określ rzeczywistą temperaturę gorącego końca podczas chłodzenia. Ponieważ reaktor jest urządzeniem różnicowym, aby uzyskać najlepszy efekt chłodzenia, reaktor musi być zainstalowany na dobrym radiatorze, w zależności od dobrych lub złych warunków odprowadzania ciepła. Określ rzeczywistą temperaturę termicznego końca reaktora podczas chłodzenia. Należy zauważyć, że ze względu na wpływ gradientu temperatury, rzeczywista temperatura termicznego końca reaktora jest zawsze wyższa niż temperatura powierzchni radiatora, zazwyczaj o mniej niż kilka dziesiątych stopnia, więcej niż kilka stopni, dziesięć stopni. Podobnie, oprócz gradientu odprowadzania ciepła na gorącym końcu, istnieje również gradient temperatury między przestrzenią chłodzoną a zimnym końcem reaktora.

3. Określić środowisko pracy i atmosferę reaktora. Obejmuje to, czy moduły TEC, termoelektryczne moduły chłodzące będą pracować w próżni, w atmosferze zwykłej, w suchym azocie, w powietrzu stacjonarnym lub ruchomym, oraz temperaturę otoczenia, na podstawie której uwzględnia się środki izolacji termicznej (adiabatycznej) i określa się wpływ wycieku ciepła.

4. Określ obiekt roboczy elementów termoelektrycznych i wielkość obciążenia cieplnego. Oprócz wpływu temperatury gorącego końca, minimalna temperatura lub maksymalna różnica temperatur, jaką mogą osiągnąć elementy TEC N, P, jest określana w dwóch warunkach: bez obciążenia i adiabatycznie. W rzeczywistości elementy Peltiera N, P nie mogą być całkowicie adiabatyczne, ale muszą również mieć obciążenie cieplne, w przeciwnym razie nie ma to sensu.

5. Określ poziom modułu termoelektrycznego, modułu TEC (elementów Peltiera). Wybór serii reaktorów musi spełniać wymagania dotyczące rzeczywistej różnicy temperatur, tzn. nominalna różnica temperatur reaktora musi być wyższa niż rzeczywista wymagana różnica temperatur. W przeciwnym razie nie będzie ona spełniać wymagań. Seria nie może być jednak zbyt duża, ponieważ cena reaktora znacznie wzrasta wraz ze wzrostem liczby serii.

6. Specyfikacja elementów termoelektrycznych N, P. Po wybraniu szeregu elementów N, P ogniwa Peltiera, można określić parametry elementów N, P, a zwłaszcza prąd roboczy elementów N, P chłodnicy Peltiera. Ponieważ istnieje wiele rodzajów reaktorów, które mogą jednocześnie sprostać różnicy temperatur i wytwarzać zimno, ale ze względu na różne warunki pracy, zazwyczaj wybiera się reaktor o najmniejszym prądzie roboczym. Koszt zasilania jest wówczas niewielki, a czynnikiem decydującym jest całkowita moc reaktora. Aby zmniejszyć prąd roboczy, przy tej samej mocy wejściowej konieczne jest zwiększenie napięcia (0,1 V na parę elementów), co oznacza wzrost logarytmu elementów.

7. Określ liczbę elementów N, P. Jest to oparte na całkowitej mocy chłodzenia reaktora, aby spełnić wymagania dotyczące różnicy temperatur. Musi zapewnić, że suma wydajności chłodzenia reaktora w temperaturze roboczej jest większa niż całkowita moc obciążenia cieplnego obiektu roboczego, w przeciwnym razie nie będzie można spełnić wymagań. Bezwładność cieplna stosu jest bardzo mała, nie większa niż jedna minuta bez obciążenia, ale ze względu na bezwładność obciążenia (głównie z powodu pojemności cieplnej obciążenia), rzeczywista prędkość robocza do osiągnięcia zadanej temperatury jest znacznie większa niż jedna minuta i może trwać nawet kilka godzin. Im większa jest wymagana prędkość robocza, tym większa będzie liczba stosów, a całkowita moc obciążenia cieplnego składa się z całkowitej pojemności cieplnej powiększonej o stratę ciepła (im niższa temperatura, tym większa strata ciepła).

Powyższe siedem aspektów to ogólne zasady, które należy wziąć pod uwagę przy wyborze modułów termoelektrycznych z elementami Peltiera N, P. Zgodnie z nimi użytkownik powinien najpierw wybrać moduły chłodzące termoelektryczne, chłodnice Peltiera, moduły TEC w zależności od wymagań.

(1)Potwierdź użycie temperatury otoczenia Th ℃

(2) Niska temperatura Tc ℃, jaką osiąga chłodzona przestrzeń lub obiekt

(3) Znane obciążenie cieplne Q (moc cieplna Qp, strata ciepła Qt) W

Mając dane Th, Tc i Q, można oszacować wymaganą liczbę elementów N, P chłodnicy termoelektrycznej i liczbę elementów N, P chłodnicy TEC na podstawie charakterystycznej krzywej modułów chłodzących termoelektrycznych, chłodnic Peltiera i modułów TEC.