Technologia termoelektryczna to technika aktywnego zarządzania ciepłem oparta na efekcie Peltiera.Zostało odkryte przez JCA Peltiera w 1834 roku. Zjawisko to polega na nagrzewaniu lub chłodzeniu złącza dwóch materiałów termoelektrycznych (bizmutu i tellurku) poprzez przepuszczanie prądu przez złącze.Podczas pracy przez moduł TEC przepływa prąd stały, powodując przenoszenie ciepła z jednej strony na drugą.Tworzenie zimnej i gorącej strony.Jeśli kierunek prądu zostanie odwrócony, zmienią się strona zimna i gorąca.Jego moc chłodzenia można również regulować poprzez zmianę prądu roboczego.Typowa chłodnica jednostopniowa (rys. 1) składa się z dwóch płytek ceramicznych z materiałem półprzewodnikowym typu p i n (bizmut, tellur) pomiędzy płytami ceramicznymi.Elementy materiału półprzewodnikowego są połączone elektrycznie szeregowo i termicznie równolegle.
Termoelektryczny moduł chłodzący, urządzenie Peltiera, moduły TEC można uznać za rodzaj półprzewodnikowej pompy energii cieplnej, a ze względu na jego rzeczywistą wagę, rozmiar i szybkość reakcji bardzo dobrze nadaje się do stosowania jako część wbudowanego układu chłodzenia systemów (ze względu na ograniczoną przestrzeń).Dzięki zaletom takim jak cicha praca, odporność na stłuczenie, odporność na wstrząsy, dłuższa żywotność i łatwa konserwacja, nowoczesny termoelektryczny moduł chłodzący, urządzenie Peltiera, moduły TEC mają szeroki zakres zastosowań w dziedzinie sprzętu wojskowego, lotnictwa, lotnictwa i kosmonautyki, leczenia, epidemii profilaktyki, aparatura eksperymentalna, produkty konsumenckie (chłodziarka do wody, chłodziarka samochodowa, lodówka hotelowa, chłodziarka do wina, minilodówka osobista, podkładka chłodząca i grzejąca itp.).
Obecnie, ze względu na niewielką wagę, mały rozmiar lub pojemność oraz niski koszt, chłodzenie termoelektryczne jest szeroko stosowane w sprzęcie medycznym, farmaceutycznym, lotnictwie, przemyśle lotniczym, wojskowym, systemach spektroskopowych i produktach komercyjnych (takich jak dystrybutory ciepłej i zimnej wody, przenośne lodówki, chłodnica samochodowa i tak dalej)
Parametry | |
I | Prąd roboczy modułu TEC (w amperach) |
Imaks | Prąd roboczy powodujący maksymalną różnicę temperatur △Tmaks(w amperach) |
Qc | Ilość ciepła, która może zostać pochłonięta przez zimną stronę TEC (w watach) |
Qmaks | Maksymalna ilość ciepła, która może zostać pochłonięta po stronie zimnej.Dzieje się tak przy I = Imaksi gdy Delta T = 0. (w watach) |
Tgorący | Temperatura gorącej powierzchni bocznej podczas pracy modułu TEC (w °C) |
Tzimno | Temperatura zimnej strony powierzchni podczas pracy modułu TEC (w °C) |
△T | Różnica temperatur pomiędzy stroną gorącą (Th) i stronę zimną (Tc).Delta T = Th-Tc(w °C) |
△Tmaks | Maksymalna różnica temperatur, jaką moduł TEC może osiągnąć pomiędzy stroną gorącą (Th) i stronę zimną (Tc).Dzieje się tak (maksymalna wydajność chłodnicza) przy I = Imaksi Qc= 0. (w °C) |
Umaks | Zasilanie napięciem przy I = Imaks(w woltach) |
ε | Efektywność chłodzenia modułu TEC (%) |
α | Współczynnik Seebecka materiału termoelektrycznego (V/°C) |
σ | Współczynnik elektryczny materiału termoelektrycznego (1/cm·ohm) |
κ | Przewodność cieplna materiału termoelektrycznego (W/CM·°C) |
N | Liczba elementów termoelektrycznych |
Iεmaks | Prąd podłączony, gdy temperatura strony gorącej i strony starej modułu TEC ma określoną wartość i wymagało uzyskania maksymalnej wydajności (w amperach) |
Wprowadzenie formuł aplikacyjnych do modułu TEC
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(TH- TC) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [ IL /σS +α(TH- TC)]
ε = Qc/UI
QH= pytaniec + j.m
△Tmaks= TH+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Imaks. =κS/Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεmaks. =ασS (TH- TC) / L (√1+0,5σα²(546+ TH- TC)/ κ-1)