Termoelektrisk teknologi er en aktiv termisk styringsteknik baseret på Peltier-effekten.Det blev opdaget af JCA Peltier i 1834, dette fænomen involverer opvarmning eller afkøling af krydset mellem to termoelektriske materialer (bismuth og tellurid) ved at føre strøm gennem krydset.Under drift løber der jævnstrøm gennem TEC-modulet, hvilket bevirker, at varme overføres fra den ene side til den anden.Skaber en kold og varm side.Hvis strømmens retning vendes, ændres den kolde og varme side.Dens køleeffekt kan også justeres ved at ændre dens driftsstrøm.En typisk enkelttrinskøler (figur 1) består af to keramiske plader med p- og n-type halvledermateriale (vismut ,tellurid) mellem de keramiske plader.Elementerne af halvledermateriale er forbundet elektrisk i serie og termisk parallelt.
Termoelektrisk kølemodul, Peltier-enhed, TEC-moduler kan betragtes som en type solid-state termisk energipumpe, og på grund af dens faktiske vægt, størrelse og reaktionshastighed er den meget velegnet til at blive brugt som en del af den indbyggede køling systemer (på grund af pladsbegrænsning).Med fordele som støjsvag drift, brudsikker, stødmodstand, længere levetid og nem vedligeholdelse, har moderne termoelektrisk kølemodul, peltier-enhed, TEC-moduler en bred vifte af anvendelser inden for militært udstyr, luftfart, rumfart, medicinsk behandling, epidemi forebyggelse, eksperimentelle apparater, forbrugerprodukter (vandkøler, bilkøler, hotelkøleskab, vinkøler, personlig minikøler, kølig & varme sovepude osv.).
I dag, på grund af dens lave vægt, lille størrelse eller kapacitet og lave omkostninger, er termoelektrisk køling i vid udstrækning brugt i medicinsk, farmaceutisk udstyr, luftfart, rumfart, militær, spektroskopisystemer og kommercielle produkter (såsom varmt og koldt vand dispenser, bærbare køleskabe, bilkøler og så videre)
Parametre | |
I | Driftsstrøm til TEC-modulet (i ampere) |
Imax | Driftsstrøm, der gør den maksimale temperaturforskel △Tmax(i ampere) |
Qc | Mængde varme, der kan absorberes ved den kolde sideflade af TEC (i watt) |
Qmax | Maksimal mængde varme, der kan optages på den kolde side.Dette sker ved I = Imaxog når Delta T = 0. (i watt) |
Thed | Temperaturen på den varme sideflade, når TEC-modulet er i drift (i °C) |
Tkold | Temperaturen på den kolde sideflade, når TEC-modulet er i drift (i °C) |
△T | Forskel i temperatur mellem den varme side (Th) og den kolde side (Tc).Delta T = Th-Tc(i °C) |
△Tmax | Maksimal forskel i temperatur et TEC-modul kan opnå mellem den varme side (Th) og den kolde side (Tc).Dette sker (maksimal kølekapacitet) ved I = Imaxog Qc= 0. (i °C) |
Umax | Spændingsforsyning ved I = Imax(i volt) |
ε | TEC-modulets køleeffektivitet (%) |
α | Seebeck-koefficient for termoelektrisk materiale (V/°C) |
σ | Elektrisk koefficient for termoelektrisk materiale (1/cm·ohm) |
κ | Termoledningsevne af termoelektrisk materiale (W/CM·°C) |
N | Antal termoelektriske element |
Iεmax | Strøm tilsluttet, når temperaturen på den varme side og den gamle side af TEC-modulet er en specificeret værdi, og det krævede at få den maksimale effektivitet (i ampere) |
Introduktion af ansøgningsformler 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
△Tmax= Th+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Imax =κS/Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεmax =ασS (Th- Tc) / L (√1+0,5σα²(546+ Th- Tc)/ κ-1)