Termoelektrisk teknologi er en aktiv termisk styringsteknikk basert på Peltier-effekten.Det ble oppdaget av JCA Peltier i 1834, dette fenomenet involverer oppvarming eller avkjøling av krysset mellom to termoelektriske materialer (vismut og tellurid) ved å føre strøm gjennom krysset.Under drift flyter det likestrøm gjennom TEC-modulen som fører til at varme overføres fra den ene siden til den andre.Skaper en kald og varm side.Hvis strømmens retning snus, endres den kalde og varme siden.Kjøleeffekten kan også justeres ved å endre driftsstrømmen.En typisk etttrinns kjøler (figur 1) består av to keramiske plater med p- og n-type halvledermateriale (vismut ,tellurid) mellom de keramiske platene.Elementene av halvledermateriale er koblet elektrisk i serie og termisk parallelt.
Termoelektrisk kjølemodul, Peltier-enhet, TEC-moduler kan betraktes som en type solid-state termisk energipumpe, og på grunn av dens faktiske vekt, størrelse og reaksjonshastighet, er den veldig egnet til å brukes som en del av den innebygde kjølingen systemer (på grunn av plassbegrensning).Med fordeler som stillegående drift, bruddsikker, støtmotstand, lengre levetid og enkelt vedlikehold, har moderne termoelektrisk kjølemodul, peltier-enhet, TEC-moduler et bredt spekter av bruk innen militært utstyr, luftfart, romfart, medisinsk behandling, epidemi forebygging, eksperimentelle apparater, forbrukerprodukter (vannkjøler, bilkjøler, hotellkjøleskap, vinkjøler, personlig minikjøler, kjøle- og varme sovepute, etc).
I dag, på grunn av sin lave vekt, lille størrelse eller kapasitet og lave kostnader, er termoelektrisk kjøling mye brukt i medisinsk, farmasøytisk utstyr, luftfart, romfart, militær, spektrokopisystemer og kommersielle produkter (som varmt- og kaldtvannsdispenser, bærbare kjøleskap, bilkjøler og så videre)
Parametere | |
I | Driftsstrøm til TEC-modulen (i ampere) |
Imaks | Driftsstrøm som utgjør den maksimale temperaturforskjellen △Tmaks(i ampere) |
Qc | Mengde varme som kan absorberes på den kalde sideflaten av TEC (i watt) |
Qmaks | Maksimal mengde varme som kan absorberes på den kalde siden.Dette skjer ved I = Imaksog når Delta T = 0. (i watt) |
Tvarmt | Temperaturen på den varme sideflaten når TEC-modulen er i drift (i °C) |
Tkald | Temperaturen på den kalde sideflaten når TEC-modulen er i drift (i °C) |
△T | Forskjellen i temperatur mellom den varme siden (Th) og den kalde siden (Tc).Delta T = Th-Tc(i °C) |
△Tmaks | Maksimal forskjell i temperatur en TEC-modul kan oppnå mellom den varme siden (Th) og den kalde siden (Tc).Dette skjer (maksimal kjølekapasitet) ved I = Imaksog Qc= 0. (i °C) |
Umaks | Spenningsforsyning ved I = Imaks(i volt) |
ε | TEC-modulens kjøleeffektivitet (%) |
α | Seebeck-koeffisient for termoelektrisk materiale (V/°C) |
σ | Elektrisk koeffisient for termoelektrisk materiale (1/cm·ohm) |
κ | Termoledningsevne for termoelektrisk materiale (W/CM·°C) |
N | Antall termoelektriske element |
Iεmaks | Strøm koblet til når den varme siden og den gamle sidens temperatur på TEC-modulen er en spesifisert verdi og den krevde å få maksimal effektivitet (i ampere) |
Introduksjon av søknadsformler til TEC-modul
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 +a(Th- Tc)]
ε = Qc/UI
Qh= Qc + IU
△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)