ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับโมดูลทำความเย็นเทอร์โมอิเล็กทริก
เทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริกเป็นเทคนิคการจัดการความร้อนแบบแอคทีฟโดยใช้ Peltier Effectมันถูกค้นพบโดย JCA Peltier ในปี 1834 ปรากฏการณ์นี้เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนหรือความเย็นของจุดเชื่อมต่อของวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกสองชนิด (บิสมัทและเทลลูไรด์) โดยการส่งกระแสผ่านจุดเชื่อมต่อในระหว่างการทำงาน กระแสตรงจะไหลผ่านโมดูล TEC ส่งผลให้ความร้อนถูกถ่ายเทจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งสร้างด้านเย็นและร้อนหากทิศทางของกระแสน้ำกลับด้าน ด้านเย็นและร้อนจะเปลี่ยนพลังความเย็นยังสามารถปรับได้โดยการเปลี่ยนกระแสไฟในการทำงานเครื่องทำความเย็นแบบขั้นตอนเดียวทั่วไป (รูปที่ 1) ประกอบด้วยแผ่นเซรามิกสองแผ่นที่มีวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p และ n (บิสมัท เทลลูไรด์) อยู่ระหว่างแผ่นเซรามิกองค์ประกอบของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เชื่อมต่อแบบไฟฟ้าแบบอนุกรมและแบบขนานแบบระบายความร้อน
โมดูลระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริก อุปกรณ์ Peltier โมดูล TEC ถือได้ว่าเป็นปั๊มพลังงานความร้อนโซลิดสเตตประเภทหนึ่ง และเนื่องจากน้ำหนัก ขนาด และอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่แท้จริง จึงเหมาะมากที่จะใช้เป็นส่วนหนึ่งของการทำความเย็นในตัว ระบบ (เนื่องจากข้อจำกัดของพื้นที่)ด้วยข้อดีต่างๆ เช่น การทำงานที่เงียบ ป้องกันการแตกหัก ทนต่อแรงกระแทก อายุการใช้งานยาวนานขึ้น และบำรุงรักษาง่าย โมดูลระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริกที่ทันสมัย อุปกรณ์ Peltier โมดูล TEC มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านอุปกรณ์ทางทหาร การบิน การบินและอวกาศ การรักษาพยาบาล โรคระบาด การป้องกัน อุปกรณ์ทดลอง สินค้าอุปโภคบริโภค (เครื่องทำน้ำเย็น เครื่องทำความเย็นในรถยนต์ ตู้เย็นโรงแรม ตู้แช่ไวน์ เครื่องทำความเย็นขนาดเล็กส่วนตัว แผ่นรองนอนแบบเย็นและร้อน ฯลฯ)
ปัจจุบัน เนื่องจากมีน้ำหนักเบา ขนาดหรือความจุที่เล็ก และต้นทุนต่ำ การระบายความร้อนแบบเทอร์โมอิเล็กทริกจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์ อุปกรณ์ทางเภสัชกรรม การบิน การบินและอวกาศ การทหาร ระบบสเปกโตรโคปี และผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ (เช่น ตู้ทำน้ำร้อนและน้ำเย็น ตู้เย็นแบบพกพา คาร์คูลเลอร์และอื่นๆ)
พารามิเตอร์ | |
I | กระแสไฟในการทำงานไปยังโมดูล TEC (เป็นแอมป์) |
Iสูงสุด | กระแสไฟทำงานที่สร้างความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุด △Tสูงสุด(เป็นแอมป์) |
Qc | ปริมาณความร้อนที่สามารถดูดซับได้ที่ด้านเย็นของ TEC (หน่วยเป็นวัตต์) |
Qสูงสุด | ปริมาณความร้อนสูงสุดที่สามารถดูดซับได้ที่ด้านเย็นสิ่งนี้เกิดขึ้นที่ I = Iสูงสุดและเมื่อ Delta T = 0 (หน่วยเป็นวัตต์) |
Tร้อน | อุณหภูมิของพื้นผิวด้านที่ร้อนเมื่อโมดูล TEC ทำงาน (เป็น °C) |
Tเย็น | อุณหภูมิของด้านเย็นเมื่อโมดูล TEC ทำงาน (เป็น °C) |
T | ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านร้อน (Th) และด้านเย็น (Tc-เดลต้า ที = ตh-Tc(ในหน่วย°ซ) |
Tสูงสุด | ความแตกต่างสูงสุดของอุณหภูมิที่โมดูล TEC สามารถทำได้ระหว่างด้านที่ร้อน (Th) และด้านเย็น (Tc-สิ่งนี้เกิดขึ้น (ความสามารถในการทำความเย็นสูงสุด) ที่ I = Iสูงสุดและคำถามc= 0. (ในหน่วย °C) |
Uสูงสุด | การจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ I = Iสูงสุด(เป็นโวลต์) |
ε | ประสิทธิภาพการระบายความร้อนของโมดูล TEC (%) |
α | ค่าสัมประสิทธิ์ Seebeck ของวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก (V/°C) |
σ | ค่าสัมประสิทธิ์ทางไฟฟ้าของวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก (1/ซม.·โอห์ม) |
κ | ค่าการนำความร้อนของวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก (W/CM·°C) |
N | จำนวนองค์ประกอบเทอร์โมอิเล็กทริก |
Iεสูงสุด | กระแสไฟที่ต่อเมื่ออุณหภูมิด้านร้อนและด้านเก่าของโมดูล TEC เป็นค่าที่ระบุ และจำเป็นต้องได้รับประสิทธิภาพสูงสุด (เป็นแอมป์) |
การแนะนำสูตรการใช้งานกับโมดูล TEC
Qc= 2N[α(ตc+273)-ลี²/2σS-κs/Lx(Tชม.- ตค-
△T= [ ไอα(ตc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + ฉัน α]
U = 2 N [ อิลลินอยส์ /σS +α(Tชม.- ตค)]
ε = ถามc/UI
Qชม.= ถามค + ไอยู
△ตสูงสุด= ตชม.+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Iสูงสุด =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεสูงสุด =ασS (Tชม.- ตค) / L (√1+0.5σα²(546+ Tชม.- ตค)/ κ-1)