Применение термоэлектрических охлаждающих модулей
Основой продукта для термоэлектрического охлаждения является термоэлектрический охлаждающий модуль. При выборе термоэлектрического блока, исходя из его характеристик, недостатков и области применения, следует определить следующие проблемы:
1. Определите рабочее состояние термоэлектрических охлаждающих элементов. В зависимости от направления и величины рабочего тока можно определить характеристики охлаждения, нагрева и поддержания температуры реактора. Хотя наиболее распространенным методом является охлаждение, не следует игнорировать его характеристики нагрева и поддержания температуры.
2. Определите фактическую температуру горячего конца при охлаждении. Поскольку реактор является устройством с разностью температур, для достижения наилучшего эффекта охлаждения реактор должен быть установлен на хорошем радиаторе. В зависимости от условий теплоотвода определите фактическую температуру теплового конца реактора при охлаждении. Следует отметить, что из-за влияния температурного градиента фактическая температура теплового конца реактора всегда выше температуры поверхности радиатора, обычно менее нескольких десятых градуса, более нескольких градусов, десяти градусов. Аналогично, помимо градиента теплоотвода на горячем конце, существует также температурный градиент между охлаждаемым пространством и холодным концом реактора.
3. Определите рабочую среду и атмосферу реактора. Это включает в себя вопрос о том, будут ли термоэлектрические модули работать в вакууме или в обычной атмосфере, сухом азоте, стационарном или движущемся воздухе, а также температуру окружающей среды, исходя из которой учитываются меры теплоизоляции (адиабатические) и определяется влияние тепловых потерь.
4. Определите рабочую цель термоэлектрических элементов и величину тепловой нагрузки. Помимо влияния температуры нагревательного элемента, определяется минимальная или максимальная разница температур, которую могут достичь термоэлектрические элементы N,P в двух режимах работы: без нагрузки и в адиабатическом режиме. Фактически, элементы Пельтье N,P не могут быть полностью адиабатическими, а должны иметь тепловую нагрузку, иначе их работа бессмысленна.
5. Определите уровень термоэлектрического модуля, ТЭЦ-модуля (элементов Пельтье). Выбор серии реакторов должен соответствовать требованиям фактической разницы температур, то есть номинальная разница температур реактора должна быть выше фактической требуемой разницы температур, иначе он не будет соответствовать требованиям. Однако количество серий не должно быть слишком большим, поскольку цена реактора значительно возрастает с увеличением их количества.
6. Технические характеристики термоэлектрических элементов N,P. После выбора серии элементов Пельтье N,P можно выбрать их технические характеристики, особенно рабочий ток элементов Пельтье. Поскольку существует несколько типов реакторов, способных одновременно обеспечивать разницу температур и производство холода, но из-за различных условий работы обычно выбирается реактор с наименьшим рабочим током, поскольку затраты на его питание невелики. Однако определяющим фактором является общая мощность реактора. Для снижения рабочего тока при той же входной мощности необходимо увеличить напряжение (0,1 В на пару компонентов), поэтому необходимо увеличить логарифмическую величину компонентов.
7. Определите количество элементов N и P. Это зависит от общей мощности охлаждения реактора для обеспечения требуемого перепада температур. Необходимо обеспечить, чтобы суммарная мощность охлаждения реактора при рабочей температуре превышала общую мощность тепловой нагрузки обрабатываемого объекта, иначе требования не будут выполнены. Тепловая инерция блока очень мала, не более одной минуты в режиме холостого хода, но из-за инерции нагрузки (в основном из-за теплоемкости нагрузки) фактическая скорость работы для достижения заданной температуры значительно превышает одну минуту и может составлять несколько часов. Если требования к скорости работы выше, количество блоков будет больше, так как общая мощность тепловой нагрузки состоит из общей теплоемкости плюс теплопотери (чем ниже температура, тем больше теплопотери).
Вышеуказанные семь аспектов представляют собой общие принципы, которые следует учитывать при выборе термоэлектрических модулей N, P и элементов Пельтье, в соответствии с которыми первоначальный пользователь должен в первую очередь выбрать термоэлектрические охлаждающие модули, охладители Пельтье и модули TEC в соответствии со своими требованиями.
(1) Подтвердите использование температуры окружающей среды Th ℃
(2) Низкая температура Tc ℃, достигаемая охлаждаемым пространством или объектом
(3) Известная тепловая нагрузка Q (тепловая мощность Qp, тепловые потери Qt) Вт
Имея значения Th, Tc и Q, необходимое количество термоэлектрических охладителей N и P, а также число термоэлектрических охладителей N и P можно оценить по характеристической кривой термоэлектрических охладительных модулей, элементов Пельтье и термоэлектрических модулей.
Дата публикации: 13 ноября 2023 г.
