A termoelektromos technológia egy aktív hőszabályozási technika, amely a Peltier-effektuson alapul. JCA Peltier fedezte fel 1834-ben. Ez a jelenség két termoelektromos anyag (bizmut és tellurid) csatlakozásának felmelegedését vagy lehűlését foglalja magában az áthaladó áram révén. Működés közben egyenáram folyik át a TEC modulon, ami hőátadást okoz az egyik oldalról a másikra. Létrejön egy hideg és egy meleg oldal. Ha az áram iránya megfordul, a hideg és a meleg oldal megváltozik. A hűtőteljesítmény az üzemi áram változtatásával is állítható. Egy tipikus egyfokozatú hűtő (1. ábra) két kerámialemezből áll, amelyek között p és n típusú félvezető anyag (bizmut, tellurid) található. A félvezető anyag elemei elektromosan sorba, termikusan pedig párhuzamosan vannak kötve.
A termoelektromos hűtőmodul, Peltier-készülék, TEC modulok egyfajta szilárdtest hőenergia-szivattyúnak tekinthetők, és tényleges súlyuk, méretük és reakciósebességük miatt nagyon alkalmasak beépített hűtőrendszerek részeként való használatra (a hely korlátozottsága miatt). Az olyan előnyöknek köszönhetően, mint a csendes működés, törésállóság, ütésállóság, hosszabb élettartam és egyszerű karbantartás, a modern termoelektromos hűtőmodul, Peltier-készülék, TEC modulok széles körben alkalmazhatók a katonai felszerelések, a repülés, a repülőgépipar, az orvosi kezelés, a járványmegelőzés, a kísérleti berendezések, a fogyasztási cikkek (vízhűtő, autóhűtő, szállodai hűtőszekrény, borhűtő, személyi mini hűtő, hűtő-fűtő alvóbetét stb.) területén.
Napjainkban a termoelektromos hűtést széles körben alkalmazzák orvosi, gyógyszerészeti berendezésekben, repülésben, repülőgépiparban, katonaságnál, spektroszkópiai rendszerekben és kereskedelmi termékekben (például meleg- és hidegvíz-adagolókban, hordozható hűtőszekrényekben, autóhűtőkben stb.) kis súlya, kis mérete vagy kapacitása, valamint alacsony költsége miatt.
Paraméterek | |
I | A TEC modul üzemi árama (amperben) |
Imax | Üzemi áram, amely a maximális hőmérséklet-különbséget okozza △Tmax(amperben) |
Qc | A TEC hideg oldali felületén elnyelhető hőmennyiség (wattban) |
Qmax | A hideg oldalon elnyelhető maximális hőmennyiség. Ez I = I esetén történik.maxés amikor Delta T = 0. (wattban) |
Tforró | A forró oldal hőmérséklete a TEC modul működése közben (°C-ban) |
Thideg | A hideg oldal hőmérséklete a TEC modul működése közben (°C-ban) |
△T | A meleg oldal és a hőmérséklet közötti különbség (Th) és a hideg oldal (Tc). Delta T = Th-Tc(°C-ban) |
△Tmax | A TEC modul által a meleg oldal és a szálkereszt között elérhető maximális hőmérsékletkülönbség (Th) és a hideg oldal (Tc). Ez (maximális hűtőteljesítmény) I = I értéken történik.maxés Qc= 0. (°C-ban) |
Umax | Feszültségellátás I = Imax(voltban) |
ε | TEC modul hűtési hatékonysága (%) |
α | Termoelektromos anyag Seebeck-együtthatója (V/°C) |
σ | Termoelektromos anyag elektromos együtthatója (1/cm·ohm) |
κ | Termoelektromos anyag hővezető képessége (W/CM·°C) |
N | Termoelektromos elemek száma |
Iεmax | Az ampermérő modulon felvett áram, amikor a meleg oldal és a régi oldal hőmérséklete egy megadott értéket ér el, és el kell érni a maximális hatásfokot (amperben). |
Alkalmazási képletek bevezetése a TEC modulba
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS⁻κs/Lx(Th- Tc) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + Iα]
U = 2N [ IL /σS + α(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)