Прымяненне тэрмаэлектрычных модуляў астуджэння
Асновай тэрмаэлектрычнага ахаладжальнага прадукту з'яўляецца тэрмаэлектрычны ахаладжальны модуль. У залежнасці ад характарыстык, недахопаў і дыяпазону прымянення тэрмаэлектрычнага стэка, пры яго выбары неабходна вызначыць наступныя праблемы:
1. Вызначэнне працоўнага стану тэрмаэлектрычных ахаладжальных элементаў. У залежнасці ад кірунку і велічыні працоўнага току можна вызначыць характарыстыкі астуджэння, нагрэву і пастаяннай тэмпературы рэактара, хоць найбольш распаўсюджаным з'яўляецца метад астуджэння, не варта ігнараваць яго характарыстыкі нагрэву і пастаяннай тэмпературы.
2. Вызначце рэальную тэмпературу гарачага канца пры астуджэнні. Паколькі рэактар з'яўляецца прыладай з розніцай тэмператур, для дасягнення найлепшага эфекту астуджэння рэактар павінен быць усталяваны на добрым радыятары. У залежнасці ад добрых або дрэнных умоў цеплааддачы вызначайце рэальную тэмпературу цеплавога канца рэактара пры астуджэнні. Варта адзначыць, што з-за ўплыву градыенту тэмператур рэальная тэмпература цеплавога канца рэактара заўсёды вышэйшая за тэмпературу паверхні радыятара, звычайна менш чым на некалькі дзесятых градуса, больш чым на некалькі градусаў, дзесяць градусаў. Аналагічна, акрамя градыенту цеплааддачы на гарачым канцы, існуе таксама градыент тэмператур паміж астуджанай прасторай і халодным канцом рэактара.
3. Вызначце працоўнае асяроддзе і атмасферу рэактара. Гэта ўключае ў сябе, ці будуць модулі TEC, тэрмаэлектрычныя модулі астуджэння працаваць у вакууме або ў звычайнай атмасферы, сухім азоце, стацыянарным або рухомым паветры, а таксама тэмпературу навакольнага асяроддзя, зыходзячы з якой улічваюцца меры цеплаізаляцыі (адыябатычныя) і вызначаецца ўплыў цеплаўцячэння.
4. Вызначце рабочы аб'ект тэрмаэлектрычных элементаў і памер цеплавой нагрузкі. Акрамя ўплыву тэмпературы гарачага канца, мінімальная тэмпература або максімальная розніца тэмператур, якую могуць дасягнуць элементы TEC N,P, вызначаецца пры двух умовах: халастога ходу і адыябатычнага рэжыму. Фактычна, элементы Пельцье N,P не могуць быць сапраўды адыябатычнымі, але павінны мець цеплавую нагрузку, інакш яны не маюць сэнсу.
5. Вызначце ўзровень тэрмаэлектрычнага модуля, модуля TEC (элементаў Пельцье). Выбар серыі рэактара павінен адпавядаць патрабаванням фактычнай розніцы тэмператур, гэта значыць намінальная розніца тэмператур рэактара павінна быць вышэйшай за фактычную неабходную розніцу тэмператур, інакш ён не зможа задаволіць патрабаванні, але серыя не можа быць занадта вялікай, таму што кошт рэактара значна паляпшаецца з павелічэннем серыі.
6. Тэхнічныя характарыстыкі тэрмаэлектрычных N,P элементаў. Пасля выбару серыі элементаў Пельцье з N,P элементамі можна выбраць характарыстыкі элементаў Пельцье з N,P элементамі, асабліва працоўны ток элементаў Пельцье з N,P элементамі. Паколькі існуе некалькі тыпаў рэактараў, якія могуць адначасова вытрымліваць розніцу тэмператур і выпрацоўку холаду, але з-за розных умоў працы звычайна выбіраецца рэактар з найменшым працоўным токам, бо выдаткі на падтрымліваючую магутнасць у гэты час невялікія, але агульная магутнасць рэактара з'яўляецца вызначальным фактарам. Пры той жа ўваходнай магутнасці для зніжэння працоўнага току неабходна павялічыць напружанне (0,1 В на пару кампанентаў), таму лагарыфм кампанентаў павінен павялічыцца.
7. Вызначце колькасць N,P-элементаў. Гэта залежыць ад агульнай магутнасці астуджэння рэактара, каб задаволіць патрабаванні да розніцы тэмператур. Неабходна пераканацца, што сума магутнасці астуджэння рэактара пры рабочай тэмпературы перавышае агульную магутнасць цеплавой нагрузкі працоўнага аб'екта, інакш патрабаванні не будуць задаволены. Цеплавая інерцыя штабеля вельмі малая, не больш за адну хвіліну без нагрузкі, але з-за інерцыі нагрузкі (у асноўным з-за цеплаёмістасці нагрузкі) фактычная хуткасць працы для дасягнення зададзенай тэмпературы значна перавышае адну хвіліну і можа дасягаць некалькіх гадзін. Калі патрабаванні да хуткасці працы большыя, колькасць штабеляў будзе большай, і агульная магутнасць цеплавой нагрузкі складаецца з агульнай цеплавой магутнасці плюс цеплавая ўцечка (чым ніжэйшая тэмпература, тым большая цеплавая ўцечка).
Вышэйзгаданыя сем аспектаў з'яўляюцца агульнымі прынцыпамі, якія варта ўлічваць пры выбары тэрмаэлектрычных модуляў з элементамі Пельцье N і P, згодна з якімі першапачатковы карыстальнік павінен спачатку выбраць тэрмаэлектрычныя модулі астуджэння, кулер Пельцье, модуль TEC у адпаведнасці з патрабаваннямі.
(1) Пацвердзіце выкарыстанне тэмпературы навакольнага асяроддзя Th ℃
(2) Нізкая тэмпература Tc ℃, дасяганая астуджанай прасторай або аб'ектам
(3) Вядомая цеплавая нагрузка Q (цеплавая магутнасць Qp, цеплавая ўцечка Qt) Вт
Улічваючы Th, Tc і Q, неабходную колькасць элементаў тэрмаэлектрычнага ахаладжальніка N,P і колькасць элементаў TEC N,P можна ацаніць у адпаведнасці з характарыстычнай крывой тэрмаэлектрычных модуляў ахаладжання, ахаладжальніка Пельцье і модуляў TEC.
Час публікацыі: 13 лістапада 2023 г.
