Η θερμοηλεκτρική τεχνολογία είναι μια τεχνική ενεργού θερμικής διαχείρισης που βασίζεται στο φαινόμενο Peltier.Ανακαλύφθηκε από τον JCA Peltier το 1834, αυτό το φαινόμενο περιλαμβάνει τη θέρμανση ή την ψύξη της ένωσης δύο θερμοηλεκτρικών υλικών (βισμούθιο και τελλουρίδιο) με διέλευση ρεύματος μέσω της διασταύρωσης.Κατά τη λειτουργία, συνεχές ρεύμα ρέει μέσω της μονάδας TEC προκαλώντας τη μεταφορά θερμότητας από τη μια πλευρά στην άλλη.Δημιουργώντας μια κρύα και ζεστή πλευρά.Εάν αντιστραφεί η κατεύθυνση του ρεύματος, αλλάζουν οι κρύες και οι θερμές πλευρές.Η ψυκτική του ισχύς μπορεί επίσης να ρυθμιστεί αλλάζοντας το ρεύμα λειτουργίας του.Ένας τυπικός ψύκτης ενός σταδίου (Εικόνα 1) αποτελείται από δύο κεραμικές πλάκες με ημιαγωγικό υλικό τύπου p και n (βισμούθιο, τελλουρίδιο) μεταξύ των κεραμικών πλακών.Τα στοιχεία του ημιαγωγικού υλικού συνδέονται ηλεκτρικά σε σειρά και θερμικά παράλληλα.
Η θερμοηλεκτρική μονάδα ψύξης, η συσκευή Peltier, οι μονάδες TEC μπορούν να θεωρηθούν ως ένας τύπος αντλίας θερμικής ενέργειας στερεάς κατάστασης και λόγω του πραγματικού βάρους, του μεγέθους και του ρυθμού αντίδρασης, είναι πολύ κατάλληλο να χρησιμοποιηθεί ως μέρος της ενσωματωμένης ψύξης συστήματα (λόγω περιορισμού χώρου).Με πλεονεκτήματα όπως αθόρυβη λειτουργία, ανθεκτικότητα στη θραύση, αντοχή σε κραδασμούς, μεγαλύτερη ωφέλιμη ζωή και εύκολη συντήρηση, η σύγχρονη θερμοηλεκτρική μονάδα ψύξης, συσκευή peltier, οι μονάδες TEC έχουν μια ευρεία γκάμα εφαρμογής στους τομείς του στρατιωτικού εξοπλισμού, της αεροπορίας, της αεροδιαστημικής, της ιατρικής περίθαλψης, της επιδημίας πρόληψη, πειραματικές συσκευές, καταναλωτικά προϊόντα (ψύκτη νερού, ψυγείο αυτοκινήτου, ψυγείο ξενοδοχείου, ψύκτη κρασιού, προσωπικό μίνι ψυγείο, στρώμα ύπνου δροσιάς & θερμότητας, κ.λπ.).
Σήμερα, λόγω του μικρού βάρους, του μικρού μεγέθους ή της χωρητικότητας και του χαμηλού κόστους, η θερμοηλεκτρική ψύξη χρησιμοποιείται ευρέως σε ιατρικά, φαρμακευτικά είδη, αεροπορία, αεροδιαστημική, στρατιωτικά, συστήματα φασματοσκοπίας και εμπορικά προϊόντα (όπως διανομέας ζεστού και κρύου νερού, φορητά ψυγεία, Carcooler και ούτω καθεξής)
Παράμετροι | |
I | Λειτουργικό ρεύμα προς τη μονάδα TEC (σε Amps) |
IΜέγιστη | Ρεύμα λειτουργίας που κάνει τη μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας △TΜέγιστη(σε Αμπερ) |
Qc | Ποσότητα θερμότητας που μπορεί να απορροφηθεί στην ψυχρή πλαϊνή επιφάνεια του TEC (σε Watt) |
QΜέγιστη | Μέγιστη ποσότητα θερμότητας που μπορεί να απορροφηθεί από την ψυχρή πλευρά.Αυτό συμβαίνει στο I = IΜέγιστηκαι όταν Delta T = 0. (σε Watt) |
Tζεστό | Θερμοκρασία της θερμής πλευρικής όψης κατά τη λειτουργία της μονάδας TEC (σε °C) |
Tκρύο | Θερμοκρασία της ψυχρής πλευρικής όψης όταν λειτουργεί η μονάδα TEC (σε °C) |
△T | Διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της θερμής πλευράς (Τh) και η ψυχρή πλευρά (Τc).Δέλτα Τ = Τh-Tc(σε °C) |
△TΜέγιστη | Η μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας μπορεί να επιτύχει μια μονάδα TEC μεταξύ της θερμής πλευράς (Th) και η ψυχρή πλευρά (Τc).Αυτό συμβαίνει (Μέγιστη ικανότητα ψύξης) στο I = IΜέγιστηκαι Qc= 0. (σε °C) |
UΜέγιστη | Παροχή τάσης στο I = IΜέγιστη(σε βολτ) |
ε | Απόδοση ψύξης μονάδας TEC (%) |
α | Συντελεστής Seebeck θερμοηλεκτρικού υλικού (V/°C) |
σ | Ηλεκτρικός συντελεστής θερμοηλεκτρικού υλικού (1/cm·ohm) |
κ | Θερμοαγωγιμότητα θερμοηλεκτρικού υλικού (W/CM·°C) |
N | Αριθμός θερμοηλεκτρικού στοιχείου |
IεΜέγιστη | Το ρεύμα συνδέεται όταν η θερμοκρασία της θερμής πλευράς και της παλιάς πλευράς της μονάδας TEC είναι μια καθορισμένη τιμή και απαιτείται η λήψη της Μέγιστης απόδοσης (σε Amps) |
Εισαγωγή των τύπων εφαρμογής στην ενότητα TEC
Qc= 2Ν[α(Τc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(Tη- Τντο) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [IL /δS +α(Τη- Τντο)]
ε = Qc/UI
Qη= Qc + IU
△ΤΜέγιστη= Τη+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Τh+273) + 1]
Iμέγιστο =κS/ Lax [√2σα²/κx (Τh+273) + 1-1]
Iεμέγιστο =ΑSS (Τη- Τντο) / L (√1+0,5σα²(546+ Tη- Τντο)/ κ-1)