Применение элементы пельтье: Элемент Пельтье : описание, подключение, схема, характеристики

Содержание

Советский элемент Пельтье

21 Апреля 2017

Советский элемент Пельтье

Сегодня наша статья посвящена удивительному экспонату – элементу Пельтье, который, несмотря на свое широкое современное применение до сих пор вызывает ощущение чуда!


Экспонаты коллекции электронных компонентов музея «Эскор» — элементы Пельтье 1980х гг. выпуска, СССР

В начале XIX века — золотого столетия для физики — французский естествоиспытатель Жан-Шарль Пельтье заморозил каплю воды, помещенную на стыке двух металлов, через которые был пропущен постоянный электрический ток.

Тепловым действием электрического тока на проводники тогда уже было никого не удивить, а вот противоположный эффект казался сродни волшебству!

Принцип работы модуля основан на эффекте Пельтье: перенос тепла с одной стороны модуля на другую происходит при протекании через них электрического тока, в результате чего одна сторона модуля охлаждается, а другая в это же время нагревается! При этом разница температур может достигать 70 °C! Не будем вдаваться в подробное техническое описание, скажем лишь то, что модуль состоит из многих пар небольших полупроводниковых параллелепипедов —n-типа и p-типа, соединенных металлическими перемычками.

После открытия прошло уже свыше ста лет, и сегодня элементы Пельтье уже перестали быть чем-то из мира фантастики, найдя свое применение в бытовых изделиях: портативных холодильниках, настольных охладителях для пива от USB, кулерах для воды и мн.

др.

Применение модулей Пельтье в бытовых изделиях

Однако самым перспективным применением элементов Пельтье является компьютерная техника. Для охлаждения высокопроизводительных микропроцессоров и чипов видеокарт, выделяющих при работе большое количество тепла, обычно применяют высокоскоростные вентиляторы, которые становятся причиной значительных акустических шумов. Применение же модулей Пельтье в составе систем охлаждения позволяет избавиться от шума, сохраняя при этом значительный отбор тепла.

Термоэлектрические элементы Пельтье также можно использовать и для получения электричества. Термоэлектрогенераторы используются как бортовые источники электропитания в космических аппаратах, исследующих удаленные от Солнца регионы Солнечной системы. В частности, генераторы, которые используют тепло плутониевых тепловыделяющих элементов, установлены на космических аппаратах «Кассини» и «Новые горизонты».


Космический аппарат «Кассини»

Космический аппарат «Новые горизонты»

В последние годы термоэлектрические генераторы получили применение в автомобильной технике для рекуперации тепловой энергии, например, для утилизации тепла элементов выхлопной системы. А геологи и туристы часто используют термоэлектрические печи-генераторы там, где отсутствует электричество.

Современные элементы Пельтье TEC (от англ. Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель) уже сегодня представлены в широком ассортименте нашей компании (https://escor.ru/catalog/moduli_pelte/).Если же у вас нет возможности посетить наш музей лично, то добро пожаловать на нашу страницу Вконтакте, где регулярно публикуется обзор самых интересных и примечательных экспонатов.

Искренне Ваш, Эскор!

Элементы Пельтье? Элементарно! — NIKOLAB

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока.

 

В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника.

При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

 

Обычно элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре, которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу противоположные (p->n). Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

 

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 К.
 

Достоинством элемента Пельтье является небольшие размеры, отсутствие каких-либо движущихся частей, а также газов и жидкостей. При обращении направления тока возможно как охлаждение, так и нагревание — это даёт возможность термостатирования при температуре окружающей среды как выше, так и ниже температуры термостатирования. Также достоинством являются отсутствие механических частей и отсутствие шума.

 

Недостатком элемента Пельтье является низкий коэффициент полезного действия (50-60%), что ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур. Несмотря на это, элементы Пельтье нашли широкое применение, так как без каких-либо дополнительных устройств можно реализовать температуры ниже 0 °C.
 

Элементы Пельтье применяются в ситуациях, когда необходимо охлаждение с небольшой разницей температур. Например, элементы Пельтье применяются в ПЦР-амплификаторах, маленьких автомобильных холодильниках, так как применение компрессора в этом случае невозможно из-за ограниченных размеров, и, кроме того, необходимая мощность охлаждения невелика. Также элементы Пельтье находят применение в инкубаторах, климатических камерах и водяных банях.
 

 

Элемент Пельтье

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого основан на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель).

Эффект, обратный эффекту Пельтье, называется эффектом Зеебека.

Принцип действия

Внешний вид элемента Пельтье. При пропускании тока тепло переносится с одной стороны на другую.

В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух полупроводниковых материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используется контакт двух полупроводников.

Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута Bi2Te3 и твёрдого раствора SiGe), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу — противоположные (p->n). Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 °C.

Достоинства и недостатки

Достоинством элемента Пельтье являются небольшие размеры, отсутствие каких-либо движущихся частей, а также газов и жидкостей. При обращении направления тока возможно как охлаждение, так и нагревание — это даёт возможность термостатирования при температуре окружающей среды как выше, так и ниже температуры термостатирования. Также достоинством является отсутствие шума.

Недостатком элемента Пельтье является более низкий коэффициент полезного действия, чем у компрессорных холодильных установок на фреоне, что ведёт к большой потребляемой мощности для достижения заметной разности температур. Несмотря на это, ведутся разработки по повышению теплового КПД, а элементы Пельтье нашли широкое применение в технике, так как без каких-либо дополнительных устройств можно реализовать температуры ниже 0 °C.

Основной проблемой в построении элементов Пельтье с высоким КПД является то, что свободные электроны в веществе являются одновременно переносчиками и электрического тока, и тепла. Материал для элемента Пельтье же должен одновременно обладать двумя взаимоисключающими свойствами — хорошо проводить электрический ток, но плохо проводить тепло.

В батареях элементов Пельтье[1] возможно достижение большей разницы температур, но мощность охлаждения будет ниже. Для стабилизации температуры лучше использовать импульсный источник питания, так как это позволит повысить эффективность системы. При этом желательно сглаживать пульсации тока – это увеличит эффективность работы Пельтье и, возможно, продлит срок его службы. Также, работа элемента Пельтье будет неэффективной, если пытаться стабилизировать температуру с использованием широтно-импульсной модуляции тока.

Применение

Элементы Пельтье применяются в ситуациях, когда необходимо охлаждение с небольшой разницей температур или энергетическая эффективность охладителя не важна. Например, элементы Пельтье применяются в ПЦР-амплификаторах, малогабаритных автомобильных холодильниках, охлаждаемых банкетных тележках, применяемых в общественном питании, так как применение компрессорной холодильной установки в этом случае невозможно или нецелесообразно из-за габаритных ограничений, и, кроме того, требуемая мощность охлаждения невелика.

Кроме того, элементы Пельтье применяются для охлаждения устройств с зарядовой связью в цифровых фотокамерах. За счёт этого достигается заметное уменьшение теплового шума при длительных экспозициях (например в астрофотографии). Многоступенчатые элементы Пельтье применяются для охлаждения приёмников излучения в инфракрасных сенсорах.

Также элементы Пельтье часто применяются для охлаждения и термостатирования диодных лазеров с тем, чтобы стабилизировать длину волны излучения.

В приборах, при низкой мощности охлаждения, элементы Пельтье часто используются как вторая или третья ступень охлаждения. Это позволяет достичь температур на 30—40 градусов ниже, чем с помощью обычных компрессионных охладителей (до −80 °C для одностадийных холодильников и до −120 °C для двухстадийных).

Некоторые энтузиасты используют модуль Пельтье для охлаждения процессоров при необходимости экстремального охлаждения без азота.[2][3] До азотного охлаждения использовали именно такой способ.

«Электрогенератор Пельтье» (более корректно было бы «генератор Зеебека», но неточное название устоялось) — модуль для генерации электричества, термоэлектрический генераторный модуль, аббревиатура GM, ТGM. Данный термогенератор состоит из двух основных частей:

  1. непосредственно преобразователь разницы температур в электричество на модуле Пельтье,
  2. источник тепловой энергии для нагрева преобразователя (например, газовая или бензиновая горелка, твердотопливная печь и т. д.)

Также охладители Пельтье получили применение в устройствах охлаждения электротехнических DC шкафов и другого оборудования постоянного тока, а также, для охлаждения оборудования, для которого компактные габаритные размеры, невосприимчивость к ориентации в пространстве и отсутствие необходимости в техническом обслуживании имеют решающую роль.

Примечания

См. также

Ссылки

Элемент Пельтье (TEC):ликбез от дилетанта estimata

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока.

В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TE.

Эффект, обратный эффекту Пельтье, называется эффектом Зеебека. Он возникает при нагреве элемента Пельтье. В результате чего вырабатывается напряжение.

Плюсы элементов Пельтье:

  • небольшие размеры. Но соединив разные модули можно добиться нужных размеров.
  • отсутствие каких-либо движущихся частей, а значит отсутствие шума
  • отсутствие каких-либо газов и жидкостей
  • при обращении направления тока возможно как охлаждение, так и нагревание — это даёт возможность термостатирования при температуре окружающей среды как выше, так и ниже температуры термостатирования

Минусы элементов Пельтье:

  • маленький КПД
  • деградация (снижается эффективность и срок службы модуля) элемента при высоких температурах
  • при превышении температуры нагрева элемент может выйти из строя
  • нормированное количество включений/выключений
  • в случае использования элемента для охлаждения источник питания должен иметь ток с пульсациями не более 5%. При более высоком уровне пульсаций эффективность модуля снизится, по некоторым данным на 30-40%.

Несмотря на это, ведутся разработки по повышению теплового КПД, а элементы Пельтье нашли широкое применение в технике, так как без каких-либо дополнительных устройств можно реализовать температуры ниже 0 °C.

Основной проблемой в построении элементов Пельтье с высоким КПД является то, что свободные электроны в веществе являются одновременно переносчиками и электрического тока, и тепла. Материал для элемента Пельтье же должен одновременно обладать двумя взаимоисключающими свойствами — хорошо проводить электрический ток, но плохо проводить тепло.


Принцип действия элемента Пельтье

В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух полупроводниковых материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используется контакт двух полупроводников.

Современный элемент Пельтье  представляет собой конструкцию из двух пластин-изоляторов (как правило керамических.). Между этими пластинами-изоляторами находится одна или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута Bi2Te3 и твёрдого раствора SiGe), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой.
Устройство модульного элемента Пельте
А — контакты для подключения
B — горячая поверхность
C — холодная сторона
D — медные проводники
E — полупроводник p-типа
F — полупроводник n-типа

Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n-p), а снизу — противоположные (p-n). Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются… или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.
Соединение полупроводниковых элементов Пельтье
A- горячая сторона,  B — холодная сторона

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 °C.

В батареях элементов Пельтье возможно достижение большей разницы температур, но мощность охлаждения будет ниже. Для стабилизации температуры лучше использовать импульсный источник питания, т.к. это позволит повысить эффективность системы. При этом желательно сглаживать пульсации тока – это увеличит эффективность работы Пельтье и, возможно, продлит срок его службы. Также, работа элемента Пельтье будет неэффективной, если пытаться стабилизировать температуру с использованием широтно-импульсной модуляции тока.

Маркировка элементов Пельтье

Маркировка элемента Пельтье разделена на три группы

  1. Обозначение элемента. Первые две буквы всегда «TE». После них идёт буква «C» (стандартный размер) или «S» — малый размер.
    Далее идёт цифра, указывающая сколько слоёв в элементе.
  2. Количество термопар в элементе.
  3. Величина номинального тока, в амперах.
Вот пример расшифровки маркировки элемента Пельтье
Пример расшифровки маркировки элемента Пельтье
1- элемента Пельтье стандартного размера с 1 слоем элементов
2 — содержит 127 термопар
3 — номинальный ток 6 А

Иногда может быть четвёртая группа, указывающая на размеры модуля. Например, «40» указывает что элемент имеет размер 40х40 мм.

Технические параметры элементов Пельтье

Главными параметрами у элементов Пельтье являются:

  • Qmax – производительность холода. Данный параметр рассчитывается из максимального тока и разности температур между противолежащими обкладками модуля Пельтье
  • DTmax – максимальный температурный перепад между сторонами элемента Пельтье в идеальных условиях
  • Imax – ток, при котором перепад температур достигает своего максимума
  • Umax — предельное напряжение, при котором перепад температур достигает своего максимума
  • Resistence (RES) – сопротивление внутренних элементов изделия
  • КПД (COP) — данный показатель у самых лучших модулей едва дотягивается до 50 %. Но чаще всего встречаются элементы КПД от 20% до 30%.

Что такое элемент Пельтье, его характеристики и принцип работы | ASUTPP

Электричество прочно вошло в нашу жизнь и приборы, где оно выступает в качестве источника энергии, широко применяются в быту. Это разнообразные нагревательные элементы, насосы или моторы. С его помощью можно понижать температуру. Причём без использования термодинамики и свойства фреона охлаждаться при расширении.

Устройство, которое называется элемент Пельтье успешно справляется с этой задачей.

Принцип работы основан на эффекте изменения температуры у двух разных тесно соприкасающихся проводников. Если через них пропустить электрический ток, то один из них охлаждается, а другой нагревается. При смене полярности нагрев и охлаждение также меняются местами и их интенсивность напрямую зависит от силы тока. Это явление Ж. Пельтье открыл ещё в 1984 г., но только в середине 20 века, после начала широкого применения полупроводников, ему нашли практическое применение.

Принцип работы элемента Пельтье

Термоэлемент состоит из двух пластин, состоящих из разных материалов, проводимость которых отличается друг от друга. Соответственно в них разный уровень энергии электронов при одинаковой силе тока. Если эти пластины соприкасаются, то электрон с более низкой энергией должен увеличить её при переходе на более высокоэнергичную область. И пластина с такими электронами начинает охлаждаться. В другой пластине они тормозятся и излишек выделяемой энергии уходит на нагревание.

Этот эффект становится более выраженным при использовании полупроводников.

Как устроен термоэлемент?

Необходимое количество термопар собирается в термоэлектрический модуль. Каждая термопара состоит из двух разнородных полупроводников P и N, соединённых медной пластиной (на рисунке прямоугольник белого цвета). С двух сторон модуль закрывается керамическими пластинами.

Мощность элемента Пельтье зависит от количества термопар, соединённых последовательно.

Постоянный ток, протекающий через модуль, нагревает одну пластину и охлаждает другую. Если отводить тепло у нагреваемого элемента, то холодная сторона будет интенсивно терять температуру и разница с окружающей средой может достигать десятков градусов.

Достоинства и недостатки

Применение термоэлемента вытекает из его преимуществ:

  • Мощность и размеры модуля могут быть любыми.
  • Отсутствие шума при работе.
  • Чтобы сделать нагревательный элемент охлаждающим, достаточно поменять полярность питания.
  • Нет движущихся частей.
  • В конструкции отсутствуют газ или жидкость.

Есть и минус в использовании. Он только один – очень низкий КПД. Дело в том, что электроны переносят заряд и тепловую энергию. Поэтому в модуле должны использоваться материалы хорошо проводящие ток и одновременно с низкой теплопроводностью. Эти свойства взаимоисключающиеся. Используемые полупроводники на основе солей теллура, висмута или селена такими параметрами обладают, но в малой степени, а лучше пока ничего не создано.

Где применяются?

Если требуется мобильность или маленькие размеры для холодильника и энергетическая эффективность не так важна, элементы Пельтье – правильный выбор.

Примеры применения:

  • автомобильные холодильники,
  • кулеры для воды,
  • осушители воздуха,
  • ресторанные тележки,
  • приёмники в инфракрасных сенсорах,
  • для уменьшения теплового шума в фотографии,
  • охлаждение лазеров.

Маркировка и технические параметры термоэлемента

На каждом изделии присутствует ряд букв и цифр. Они означают:

1. «ТЕ» – перед нами термоэлемент.

2. «С» означает стандартный модуль. Может быть ещё «S» – малый.

3. Далее, идёт количество слоёв. В данном случае один.

4. Следующие 3 цифры указывают число термопар, в нашем примере их 127.

5. И «05» – номинальный ток. Здесь 5 ампер.

Параметры, которые характеризуют работу элемента следующие:

  • СОР или КПД. Максимально он достигает 50%.
  • RES – электрическое сопротивление.
  • Qmax – производительность холода.
  • Umax – максимальное напряжение.

Холодильное оборудование широко применяется в повседневной жизни. И если требуется мобильность или стабилизация теплового режима, то в холодильных агрегатах используется элемент Пельтье.

P.S. Еще больше информации про элемент Пельтье вы можете почитать в моей статье: https://www.asutpp.ru/chto-takoe-element-pelte-i-ego-primenenie.html

(PDF) ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОХЛАЖДАЮЩИМ УСТРОЙСТВАМ PELTIER; ПРИМЕНЕНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Материалы 3-й Международной конференции по технологиям и науке, 18-20 декабря 2020 г.

34

[11] Манай, Э., Мандев, Э., Темиз, Р. О. (2019). «Анализ смешанной конвекции теплопередачи наножидкостей в миниканале

для вспомогательных и противодействующих условий потока». Тепло и массообмен, 55 (10), 3003-3015.

[12] Джевиз, М.А., Калели, А., Гюнер, Э.(2015). «Управление температурой сжиженного нефтяного газа для двигателей SI».

Прикладная теплотехника, 82, 298-305.

[13] Заварах, Х. Г., Калели, А., Афшари, Ф., Амини, А. (2017). «Оптимизация теплопередачи и эффективности двигателя

за счет впрыска пузырьков воздуха в систему охлаждения двигателя». Прикладная теплотехника, 123, 390-402.

[14] Афшари Ф. (2020) «Экспериментальное исследование для сравнения характеристик нагрева и охлаждения термоэлектрического элемента

Пельтье».Политекник Дергиси, 23 (3), 889-894.

[15] Чанг И В., Чанг Ч., Ке М. Т., Чен С. Л. (2009). «Термоэлектрический модуль воздушного охлаждения для электронных устройств

». Прикладная теплотехника, 29 (13), 2731-2737.

[16] Zhang H Y (2010). «Общий подход к оценке и оптимизации термоэлектрических охладителей». Международный журнал

по холодильному оборудованию, 33 (6), 1187-1196.

[17] Nyemba, W. R., et al. (2019). «Оценка и технико-экономическое обоснование устойчивости холодильных систем

, лишенных вредных хладагентов для хранения вакцин».Производство процедур, 35, 291-297.

[18] Мирманто, М., Сяхрул, С., Вирдан, Ю. (2019). «Экспериментальные характеристики термоэлектрического холодильника

с вариациями термоэлектрического положения». Технические науки и технологии, 22 (1), 177-184.

[19] Caglar A (2018). «Оптимизация условий эксплуатации термоэлектрического холодильника и анализ его производительности

при оптимальных условиях». Международный журнал холода, 96, 70-77.

[20] Энеску Д., Чочиа А., Мацца А., Руссо А. (2017). «Решения на основе термоэлектрических холодильников в

гуманитарных контекстах». Устойчивые энергетические технологии и оценки, 22, 134-149.

[21] Афшари, Ф. (2020). «Экспериментальное и численное исследование термоэлектрических охладителей для сравнения холодильников воздух-

-вода и воздух-воздух». Журнал термического анализа и калориметрии, 1-14.

[22] Гекчек М, Сахин Ф (2017).«Экспериментальное исследование характеристик мини-канального термоэлектрического холодильника с водяным охлаждением

». Примеры из теплотехники, 10, 54-62.

[23] Маникандан С., Каушик С. С., Ян Р. (2017). «Модифицированный импульсный режим работы термоэлектрических охладителей для систем охлаждения зданий

». Преобразование энергии и управление, 140, 145-156.

[24] Cheng Y H, Shih C (2006). «Максимизация холодопроизводительности и COP двухступенчатых термоэлектрических охладителей

с помощью генетического алгоритма».Прикладная теплотехника, 26 (8-9), 937-947.

[25] Гао, Ю. В., Ши, К. Л., Ван, X. Д. (2019). «Численный анализ переходного эффекта переохлаждения формы импульса

на двухкаскадный термоэлектрический охладитель». Applied Thermal Engineering, 163, 114416.

[26] Kamasi, D. D., et al. (2020). «Сравнение двухступенчатых и трехступенчатых термоэлектрических охладителей Пельтье

, управляемых широтно-импульсной модуляцией». В Journal of Physics: Conference Series (Vol.1528, / 1-012020).

[27] Али С.А. и др. (2019). «Сравнительный анализ улучшения КПД холодильника Пельтье

, работающего на солнечной энергии, с использованием системы слежения за солнцем». Журнал технических наук, 12 (1).

[28] Макадиа, Дж., Мегпара, Н., Пандья, С. (2019). «Повышение КПД термоэлектрического охладителя

, используемого для охлаждения небольших электронных схем». Журнал холода, 6 (3), 20-23.

[29] Ван, П., Ян, Б., Бар-Коэн, А.(2009). «Мини-контактные усиленные термоэлектрические охладители для горячего точечного охлаждения на кристалле

». Теплообменная техника, 30 (9), 736-743.

[30] Чжао Д., Тан Г. (2014) «Обзор термоэлектрического охлаждения: материалы, моделирование и приложения». Прикладной

Теплотехника, 66 (1-2), 15-24.

[31] Фрейсс, Г., Рамусс, Дж., Сгорлон, Д., Гупиль, К. (2013). «Сравнение различных подходов к моделированию

для термоэлектрических элементов». Преобразование энергии и управление, 65, 351-356.

[32] Амини, А., Экичи, О., Якут, К. «Исследование эффективных условий эксплуатации нового термоэлектрического генератора

, установленного на выхлопном трубопроводе».

Установка охладителя Пельтье — термоэлектрическая

6.0 Установка термоэлектрических модулей

В этом разделе технического справочного руководства объясняются методы, которые можно использовать для установки или монтажа термоэлектрического модуля или охладителя Пельтье, включая:

Зажим
Приклеивание эпоксидной смолой
Пайка
Монтажные площадки и другие материалы

6.1 Важные рекомендации по установке

Чрезвычайно важны методы, используемые для установки термоэлектрических модулей в системе охлаждения. Несоблюдение некоторых основных принципов может привести к неудовлетворительной работе или надежности. Некоторые из факторов, которые следует учитывать при проектировании системы и установке модуля, включают следующее:

  • Термоэлектрические модули имеют высокую механическую прочность в режиме сжатия, но прочность на сдвиг относительно низка. В результате охладитель TE не должен входить в систему, в которой он служит важным опорным элементом механической конструкции.
  • Все интерфейсы между компонентами системы должны быть плоскими, параллельными и чистыми, чтобы минимизировать тепловое сопротивление. Для обеспечения хорошего контакта между поверхностями часто используется теплопроводный материал с высокой проводимостью.
  • «Горячую» и «холодную» стороны стандартных термоэлектрических модулей можно определить по положению проводов. Провода прикрепляются к горячей стороне модуля, то есть к лицевой стороне модуля, контактирующей с радиатором.Для модулей с изолированными проводами, когда красный и черный провода подключены к соответствующим положительным и отрицательным клеммам источника питания постоянного тока, тепло будет перекачиваться с холодной стороны модуля через модуль в радиатор. Обратите внимание, что для модулей TE с выводами без оголенных проводов положительное соединение находится с правой стороны, а отрицательное соединение — слева, когда выводы обращены к зрителю, а подложка с присоединенными выводами представлена ​​снизу.
  • При охлаждении ниже температуры окружающей среды охлаждаемый объект должен быть максимально изолирован, чтобы свести к минимуму потери тепла в окружающий воздух.Для уменьшения конвективных потерь вентиляторы не следует располагать так, чтобы воздух дул прямо на охлаждаемый объект. Кондуктивные потери также могут быть минимизированы за счет ограничения прямого контакта между охлаждаемым объектом и внешними конструктивными элементами.
  • При охлаждении ниже точки росы на открытых охлаждаемых поверхностях будет образовываться влага или иней. Чтобы влага не попадала в ТЕ-модуль и серьезно снижала его тепловые характеристики, необходимо установить эффективный влагозащитный кожух.Это уплотнение должно быть образовано между радиатором и охлаждаемым объектом в области, окружающей модуль (модули) ТЕ. Гибкая изоляционная лента из вспененного материала или листовой материал и / или силиконовый каучук RTV относительно просты в установке и обеспечивают эффективную изоляцию от влаги. Доступно несколько методов монтажа термоэлектрических модулей, и конкретное применение продукта часто диктует метод, который будет использоваться. Возможные методы монтажа описаны в следующих параграфах.

6.1.1 ДОПУСК ПО ВЫСОТЕ: Большинство термоэлектрических охлаждающих модулей доступны с двумя значениями допуска по высоте: +/- 0,3 мм (+/- 0,010 ″) и +/- 0,03 мм (0,001 ″). Когда в термоэлектрическом узле используется только один модуль, модуль с допуском +/- 0,3 мм обычно является предпочтительным, поскольку он обеспечивает небольшое преимущество в стоимости по сравнению с сопоставимым модулем с жесткими допусками. Однако для приложений, в которых необходимо установить более одного модуля между радиатором и охлаждаемым объектом, необходимо точно согласовывать толщину всех модулей в группе, чтобы обеспечить хорошую теплопередачу.По этой причине модули допуска +/- 0,03 мм (+/- 0,001 ″) следует использовать во всех многомодульных конфигурациях.

6.2 Зажим

Наиболее распространенный метод монтажа заключается в зажиме термоэлектрического модуля (ов) между радиатором и плоской поверхностью охлаждаемого изделия. Этот подход, показанный на рисунке (6.1), обычно рекомендуется для большинства приложений и может применяться следующим образом:

a) Обработайте или отшлифуйте плоские монтажные поверхности, между которыми будет расположен модуль (модули) ТЕ.Для достижения оптимальных тепловых характеристик монтажные поверхности должны быть плоскими с точностью до 1 мм / м (0,001 дюйма / дюйм).

b) Если несколько модулей TE монтируются между данной парой монтажных поверхностей, все модули в группе должны быть согласованы по высоте / толщине, чтобы общее изменение толщины не превышало 0,06 мм (0,002 дюйма). Необходимо указать P / N модуля с окончанием «B».

c) Крепежные винты должны быть расположены симметрично относительно модуля (модулей), чтобы обеспечить равномерное давление на модуль (модули), когда сборка зажата вместе.Чтобы свести к минимуму потери тепла через крепежные винты, желательно использовать винт наименьшего размера, который практичен для механической системы. В большинстве случаев подойдут винты из нержавеющей стали M3 или M3,5 (4-40 или 6-32). В качестве альтернативы можно использовать неметаллические застежки, например нейлон. Винты меньшего размера могут использоваться в сочетании с очень маленькими механическими узлами. Под головкой каждого винта следует использовать пружинные шайбы Belleville или разрезные стопорные шайбы для поддержания равномерного давления при нормальном тепловом расширении или сжатии компонентов системы.

d) Очистите модуль (модули) и монтажные поверхности, чтобы удалить все заусенцы, грязь и т. Д.

e) Покройте «горячую» сторону модуля (модулей) тонким слоем (обычно толщиной 0,02 мм / 0,001 дюйма или меньше) теплопроводящей смазки и поместите модуль горячей стороной вниз на радиатор в желаемое место. Слегка надавите на модуль и вращайте его взад-вперед, чтобы выдавить излишки термопасты.Продолжайте комбинированное давление вниз и поворот, пока не почувствуете легкое сопротивление. Ferrotec America рекомендует и хранит на складе American Oil and Supply (AOS) тип 400, код продукта 52032.

f) Смажьте «холодную» сторону модуля (ей) термопастой, как указано в шаге (e) выше. Поместите охлаждаемый объект так, чтобы он соприкасался с холодной стороной модуля (модулей). Выдавите излишки термопасты, как описано ранее.

g) Скрепите вместе радиатор и охлаждаемый объект винтами из нержавеющей стали и пружинными шайбами.Важно прикладывать равномерное давление к монтажным поверхностям, чтобы поддерживать хорошую параллельность. Если приложить значительно неравномерное давление, тепловые характеристики могут снизиться или, что еще хуже, могут быть повреждены ТЕ-модуль (модули). Чтобы обеспечить равномерное давление, сначала затяните все крепежные винты вручную, начиная с центрального винта (если есть). Используя динамометрическую отвертку, постепенно затягивайте каждый винт, двигаясь от винта к винту крест-накрест, и увеличивайте крутящий момент небольшими приращениями.Продолжайте процедуру затяжки, пока не будет достигнуто надлежащее значение крутящего момента. Типичное монтажное давление составляет от 25 до 100 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от области применения. Если динамометрической отвертки нет в наличии, правильное значение крутящего момента можно приблизительно определить, выполнив следующую процедуру:

Крестообразно затяните винты до тех пор, пока они не будут «плотно», но не сильно затянуты. Таким же крестообразным образом затяните каждый винт примерно на четверть оборота, пока не почувствуете пружинящее действие шайбы.

h) Небольшое дополнительное количество термопасты обычно выдавливается вскоре после того, как узел впервые будет зажат. Чтобы гарантировать сохранение надлежащего крутящего момента винта, подождите не менее одного часа и перепроверьте крутящий момент, повторив шаг (g) выше.

i) ВНИМАНИЕ : Чрезмерная затяжка зажимных винтов может привести к изгибу или искривлению поверхности радиатора или холодного объекта, особенно если эти компоненты изготовлены из относительно тонкого материала.Такой изгиб, в лучшем случае, снизит тепловые характеристики, а в тяжелых случаях может вызвать физическое повреждение компонентов системы. Изгиб можно минимизировать, расположив зажимные винты рядом с термоэлектрическим модулем (модулями) и используя материалы средней толщины. Однако, если горячие и / или холодные поверхности изготовлены из алюминия толщиной менее 6 мм (0,25 дюйма) или меди толщиной менее 3,3 мм (0,13 дюйма), может потребоваться применить крутящий момент винта с меньшим значением, чем указанные в шаге (g) выше.


Рисунок (6.1)

Установка модуля TE с использованием метода зажима


Правильный момент затяжки болта для сборок модуля TE может быть определен следующим соотношением:

T = крутящий момент на каждом болте
S a = цикл 25-50 фунтов на кв. Дюйм, статический 50-75 фунтов на квадратный дюйм.
A = общая площадь модуля (модулей)
N = количество болтов, используемых в сборке
K = коэффициент крутящего момента (используйте K = 0.2 для стали, K = 0,15 для нейлона)
d = номинальный диаметр болта

Для стальных крепежных изделий мы обычно рекомендуем:

6-32 d = 0,138 дюйма (0,350 см)
4-40 d = 0,112 дюйма (0,284 см)

Следующий рекомендуемый крутящий момент рассчитан для девяти модулей 9500/065/018, удерживаемых четырьмя стальными креплениями 4-40:

T = ((75 фунтов / дюйм 2 x (0,44 дюйма x 0,48 дюйма) x 9) / 4) x 0.2 x 0,112 дюйма = 0,8 дюйма на фунт

6.3 Склеивание эпоксидной смолой

Второй метод монтажа модуля, который полезен для определенных приложений, включает приклеивание модуля (модулей) к одной или обеим монтажным поверхностям с помощью специального эпоксидного клея с высокой теплопроводностью. Поскольку коэффициенты расширения керамики модуля, радиатора и охлаждаемого объекта различаются, мы не рекомендуем склеивать более крупные модули эпоксидной смолой. Пожалуйста, проконсультируйтесь со своим разработчиком приложений. Примечание. Если не используются подходящие процедуры для предотвращения выделения газа, эпоксидное соединение не рекомендуется, если система охлаждения TE будет использоваться в вакууме.Для монтажа модуля эпоксидной смолой:

a) Обработайте или отшлифуйте плоские монтажные поверхности, между которыми будет располагаться модуль (модули) TE. Хотя плоскостность поверхности менее важна при использовании эпоксидной смолы, всегда желательно, чтобы монтажные поверхности были как можно более плоскими.

b) Очистите и обезжирьте модуль (модули) и монтажные поверхности, чтобы убедиться, что все заусенцы, масло, грязь и т. Д. Были удалены. Следуйте рекомендациям производителя эпоксидной смолы относительно правильной подготовки поверхности.

c) Покройте горячую сторону модуля тонким слоем теплопроводящей эпоксидной смолы и поместите модуль горячей стороной вниз на радиатор в желаемом месте. Осторожно надавите на модуль и вращайте его взад-вперед, чтобы выдавить излишки эпоксидной смолы. Продолжайте комбинированное давление вниз и поворот, пока не почувствуете легкое сопротивление.

d) Взвешивайте или зажимайте модуль на месте, пока эпоксидная смола не затвердеет должным образом.Конкретную информацию об отверждении см. В техническом паспорте производителя эпоксидной смолы. Если указано отверждение в печи, убедитесь, что максимальная рабочая температура ТЕ-модуля не превышается во время процедуры нагрева. Обратите внимание, что большинство охлаждающих модулей TE, производимых Ferrotec, имеют максимальную рабочую температуру 200 ° C для серии 95.

6.4 Пайка

Термоэлектрические модули с металлизированными внешними поверхностями могут быть впаяны в сборку при условии, что будут приняты соответствующие меры для предотвращения перегрева модуля.Припаивание к жесткому структурному элементу сборки должно выполняться только на одной стороне модуля (обычно на горячей стороне), чтобы избежать чрезмерного механического напряжения на модуле. Обратите внимание, что, если горячая сторона модуля припаяна к твердому корпусу, компонент или небольшая электронная схема может быть припаяна к холодной стороне модуля при условии, что компонент или схема не связаны жестко с внешней структурой. В системе пайки необходимо поддерживать хороший контроль температуры, чтобы предотвратить повреждение модуля TE из-за перегрева.Наши термоэлектрические модули рассчитаны на непрерывную работу при относительно высоких температурах (150 или 200 ° C), поэтому они подходят для большинства применений, где желательна пайка. Естественно, что эти относительные температуры не должны превышаться в процессе. Поскольку коэффициенты расширения керамики модуля, радиатора и охлаждаемого объекта различаются, мы не рекомендуем паять модули размером более 15 x 15 миллиметров. Не следует рассматривать пайку при термоциклировании. Для монтажа модуля припоем необходимо соблюдать следующие этапы:

a) Обработайте или отшлифуйте плоскую монтажную поверхность, на которой будет расположен модуль (модули).Хотя плоскостность поверхности не является критически важной для метода пайки, всегда желательно, чтобы монтажные поверхности были как можно более плоскими. Очевидно, что поверхность радиатора должна быть из материала для пайки, такого как медь или материал с медным покрытием.

b) Очистите и обезжирьте поверхность радиатора и удалите все сильные окисления. Убедитесь, что в области установки модуля нет заусенцев, сколов или других посторонних материалов.

c) Предварительно залудите поверхность радиатора в области монтажа модуля подходящим припоем.Выбранный припой должен иметь температуру плавления, которая меньше или равна номинальной максимальной рабочей температуре устанавливаемого устройства TE. При лужении радиатора припоем температура радиатора должна быть достаточно высокой, чтобы припой плавился, но ни в коем случае не следует повышать температуру выше максимального значения, указанного для устройства TE.

d) Нанесите паяльный флюс на горячую сторону ТЕ-модуля и поместите модуль на предварительно луженную поверхность радиатора.Позвольте модулю «плавать» в ванне припоя и совершайте возвратно-поступательное вращательное движение на модуле, чтобы облегчить лужение припоем поверхности модуля. Тенденция модуля к волочению по поверхности припоя, а не к плаванию, свидетельствует о недостаточном количестве припоя. В этом случае снимите модуль и добавьте еще припоя на радиатор.

e) Через несколько секунд поверхность модуля должна быть хорошо залужена. Зажмите или утяжелите модуль в желаемом положении, снимите радиатор с источника тепла и дайте узлу остыть.После достаточного охлаждения обезжирьте узел, чтобы удалить остатки флюса.

6.5 Монтажные колодки и другие материалы

Существует широкий спектр продуктов, предназначенных для замены теплопроводящей смазки в качестве промежуточного материала. Пожалуй, наиболее распространенными являются монтажные площадки на основе силикона. Изначально предназначенные для монтажа полупроводниковых устройств, эти контактные площадки часто демонстрируют чрезмерное тепловое сопротивление в термоэлектрических устройствах. Поскольку прокладки обеспечивают быстрое производство и исключают время очистки, они популярны в менее требовательных приложениях.Ведущими производителями в этой области являются The Bergquist Company и подразделение Chomerics корпорации Parker Hannifin Corporation.

Библиотека Quick-Cool: элемент Пельтье

Модули Пельтье или термоэлектрические охладители (ТЕС) в основном представляют собой термоэлектрические тепловые насосы. Это означает, что при подаче электроэнергии тепло может передаваться против своего естественного градиента с одной стороны модуля Пельтье, где тепло поглощается, к другой стороне, где тепло выделяется.Таким образом, эти модули Пельтье можно использовать для отопления или охлаждения. Это поведение определяется направлением тока. Теоретически разница температур может доходить до 73К для простого элемента и до более 100К для многоуровневых элементов.

Как правило, модули Пельтье используются везде, где требуется охлаждение с небольшой разницей температур, точное управление и динамические характеристики. Применение модулей Пельтье очень разнообразно, от сложных технологий анализа в области медицины до светочувствительных ПЗС-датчиков и мобильных систем охлаждения.

Рабочие и физические воздействия

Название и функциональность модулей Пельтье произошли от так называемого эффекта Пельтье, который является частью термоэлектричества. К ним относятся различные физические эффекты, при которых тепловые и электрические явления влияют друг на друга.


Четыре основных эффекта, связанных с термоэлектричеством:

1. Эффект Пельтье: Когда ток течет через множество проводников из разных материалов, электроны, движущиеся через проводник, имеют разные уровни энергии в разных материалах проводника.Если электрон попадает в границу раздела между двумя проводниками, энергия должна либо поглощаться, либо испускаться для поддержания тока. Поглощение энергии отводит тепло от поверхности раздела. Точно так же высвобождение энергии нагревает интерфейс. Эффект Пельтье отвечает за перенос тепла в активном элементе Пельтье.

2. Эффект Зеебека: Причина этого термоэлектрического эффекта заключается в связи и свободном потоке электронов в металле. Если металлическая проволока нагревается только с одного конца, колебания решетки и движение свободных электронов увеличиваются.Из-за этого они расширяются и диффундируют все больше и больше к холодному концу, где кинетическая энергия электронов мала, в результате они не отталкиваются сильными столкновениями. Это означает, что в проводе неравномерное распределение заряда. Таким образом, на нагретой стороне не хватает электронов, а на холодной стороне — избыток электронов. Результирующее электрическое напряжение также известно как термоэлектрическое напряжение или напряжение Зеебека. Величина этого напряжения определяется коэффициентом Зеебека.

Попытка отвести это напряжение не удается, потому что оно влияет на физическое состояние таким образом, что напряжения компенсируют друг друга. Однако, чтобы это напряжение можно было использовать, используются два разных материала, которые генерируют максимально разные напряжения. Теперь эту разницу можно использовать для выработки электроэнергии. Кроме того, эту замену материала можно повторять столько раз, сколько потребуется, так что можно достичь значительного напряжения. Эффект Зеебека снижает эффект Пельтье, поскольку здесь создается противодействующее напряжение, которое увеличивает внутреннее сопротивление.

3. Эффект Томсона: Если существует разница температур между двумя точками на проводнике с током, теплопередача увеличивается или уменьшается в зависимости от типа металла. Хотя это также передается через теплопроводность материала, возникающее в результате сопротивление обеспечивает дальнейший нагрев. Это означает, что эффект может быть продемонстрирован только в ограниченной степени. Эффектом Томсона можно пренебречь при расчете охлаждающей способности модулей Пельтье.

4. Джоулева теплота: Джоулева теплота описывает нагрев проводника с током из-за его внутреннего сопротивления. В основном на этом принципе построены все электронагревательные элементы и лампочки.

Джоулева тепла нежелательно в режиме охлаждения. Поскольку он добавляет тепло к стороне, с которой тепло было отведено за счет эффекта Пельтье. В результате джоулев нагрев в значительной степени является причиной того, что общий эффект может быть увеличен только до значения Imax.Выше этого тока вводится больше тепла, чем рассеивается.

Конструкция: Модули Пельтье обычно состоят из двух квадратных пластин, изготовленных из керамики оксида алюминия, которые размещены друг над другом на расстоянии 3-5 миллиметров. Эти пластины используются для механического удержания сложной конструкции. С одной стороны, материал должен быть теплопроводным, чтобы пропускать тепловой поток, а с другой стороны, он должен быть электрически изолирован, чтобы последовательное соединение пар материалов не было короткозамкнутым.Между ними есть небольшие кубоиды, называемые ножками или кубиками, сделанные из полупроводникового материала, такого как теллурид висмута или кремний-германий. В результате p- и n-легирования материала образуются два разных материала проводников, которые при подаче энергии создают эффекты, описанные выше.

В модуле Пельтье все электрические проводники, изготовленные из двух разных материалов, электрически соединены последовательно, так что тепло многократно поглощается и излучается. Пространственное расположение отдельных проводников теперь выбрано таким образом, чтобы поглощающие энергию границы раздела находились исключительно на одной стороне Пельтье, а излучающие энергию границы раздела — на другой стороне.Таким образом, ток извивается между двумя керамическими пластинами. Следовательно, с электрической точки зрения устройство представляет собой последовательную цепь; с тепловой точки зрения все проводники параллельны.

Тепловые и электрические свойства модуля Пельтье определяются количеством кубиков и их геометрией.

Как уже было описано, различные эффекты накладываются друг на друга и, таким образом, влияют на желаемый перенос тепла модуля Пельтье.Выше тока Imax или напряжения Umax преобладают нежелательные эффекты, и дальнейшее увеличение подводимой энергии вызывает уменьшение транспортной способности. С теллуридом висмута этот эффект достигается при температуре около 0,12 В на пару кубиков и температуре теплой стороны 25 градусов Цельсия.

Холодопроизводительность на холодной стороне рассчитывается следующим образом:

Q = S x I x TC — R x I2 — Gth x ∆T

Эффект Пельтье

Джоулевое тепло

естественный тепловой поток от теплого к холодному

Как упоминалось в описании каждого эффекта, на сопротивление R влияет эффект Зеебека.Кроме того, все свойства материала зависят от температуры. Температура полупроводникового кристалла описывает кривую пространственного расширения и даже превышает температуру теплой стороны внутри.

Поэтому правильное математическое описание чрезвычайно сложно.

Модуль со 127 парами кубиков имеет Umax примерно 15 В, тогда как модуль с 241 парой кубиков имеет примерно 28 В. Подавляющее большинство модулей Пельтье основаны на одной и той же сетке с 17, 31, 63, 71, 127, 61, 241 парами кубиков всех производителей.Их больше или меньше пар, в зависимости от того, как пары ножек расположены между керамикой и как выполнено электрическое соединение. Для модулей Пельтье с таким же количеством кубиков мощность устанавливается через максимальный ток. Чем тоньше модули, тем мощнее они становятся. Более тонкие кубики снижают внутреннее сопротивление, джоулев нагрев и термическое сопротивление, в то время как охлаждающая способность увеличивается.

Дизайн:

Существуют различные конструкции модулей Пельтье.Самая распространенная форма — это небольшая квадратная пластина с электрическими соединениями, через которые может подаваться постоянный ток. Изменяя силу и направление тока, можно контролировать температуру соприкасающихся объектов. Это самая распространенная конструкция.

Поскольку модули высокой мощности тоньше, чем модули малой мощности, часто здесь невозможно вставить кабель в пространство. В этом случае керамическая сторона, к которой крепится электрическое соединение, выбирается несколько большего размера, и соединения выполняются на образовавшемся выступе.Этот выступ называется крыльцом. Крыльцо также допускает интеграцию без проводов, например, с нажимными штифтами или клеммами, поскольку открытые электрические соединения могут иметь прямое ответвление. Для тонких модулей также часто бывает, что горячая сторона больше с двух сторон, чем керамика с холодной стороны.

В этом случае положительный (+) полюс подключается с одной стороны, а отрицательный (-) полюс — с другой.

Техническая установка для охлаждения объекта по технологии Пельтье обычно состоит из элемента Пельтье, радиатора и интересующего объекта.Если эти компоненты правильно выбраны и установлены, температура объекта может регулироваться от минус 40 ° C до плюс 200 ° C.

Сложность этой техники заключается в подборе размеров. В конце концов, элемент Пельтье создает разницу температур вместо определенной температуры. Эта разница температур зависит от подаваемой мощности, которая вызывает эффект Пельтье, и передаваемой тепловой мощности. Кроме того, в материале есть температуры, которые влияют на все электрические и тепловые эффекты.Таким образом, температура охлаждаемого объекта является функцией этой разницы температур и температуры на теплой стороне. Температура теплой стороны определяется по прикрепленному к ней радиатору.

Инженеры Quick-Ohm могут настроить компоненты для достижения желаемых требований. При необходимости может быть изготовлена ​​конструкция, на основе которой изделие может быть запущено в серийное производство.

51 важное правило для элементов Пельтье:

1.Модули Пельтье обычно представляют собой прямоугольные пластины с длиной кромки от 10 мм до 50 мм. Толщина находится в диапазоне от 3 мм до 5 мм. С одной из узких сторон торчат два кабеля электропитания.


2. Модули Пельтье от Quick-Ohm становятся холодными вверху, если элемент расположен так, что красный провод находится справа и находится здесь под положительным напряжением. (красный-правый-над-холодный)

3. Разница температур из-за эффекта Пельтье возникает, когда электрическая энергия течет через два разных проводника, подключенных к границе раздела.

4. Модуль Пельтье сочетает в себе расположение множества интерфейсов, сделанных из двух разных проводящих материалов, которые в своей сумме, приводимые в действие электрической энергией, переносят тепло с одной стороны («холодная сторона») на другую («теплую сторону»). «) элемента.

5. Перенос тепла вызывает падение температуры в месте отвода тепла и повышение температуры в зоне поглощения тепла.

6. Элемент Пельтье создает разницу температур между двумя своими контактными поверхностями, подавая электрическую энергию.

7. Без какого-либо дополнительного теплового соединения с радиатором подаваемая электрическая энергия остается в элементе Пельтье и приводит к неконтролируемому повышению температуры.


8. Модулю Пельтье должна быть предоставлена ​​возможность высвобождения подаваемой энергии.

9. Если модуль Пельтье подключен к источнику питания без установления теплового соединения, он перегреется за очень короткое время.

10. Если модуль Пельтье подключен к недостаточному радиатору, желаемый эффект регулирования температуры не может быть управляем.

11. Самый распространенный недостаток в конструкции приложений Пельтье — это неадекватные размеры радиатора.

12. Разница температур на элементе Пельтье зависит от подаваемой мощности, передаваемой мощности и уровня температуры, при котором происходит процесс.

13. Взаимосвязь между подаваемым электричеством и передаваемым теплом (охлаждающая способность Q модуля Пельтье) примерно соответствует полиномиальной функции второй степени. Теплопередача увеличивается с увеличением электроэнергии до максимального значения.При превышении этого значения производительность транспорта снижается. Здесь модуль перегружен.


14. Если подаваемый ток примерно вдвое превышает значение Imax (техническое описание), тепло больше не передается. С этого момента энергия подводится к обеим сторонам элемента Пельтье. Элемент действует как чистый нагреватель.

15. Соотношение между подаваемым током и разностью температур примерно соответствует полиномиальной функции второй степени.Разница температур между двумя сторонами модуля Пельтье увеличивается с увеличением тока до максимального значения. Максимальный перепад температур превышает это значение Imax. Здесь модуль перегружен.

16. Если подаваемый ток превышает вдвое значение Imax (технический паспорт), знак разницы температур изменяется. Температура поверхности обеих сторон увеличивается в результате дальнейшего увеличения тока.

17. Мощность, подаваемая модулем Пельтье, непропорционально увеличивается по сравнению с мощностью охлаждения. В результате может быть выгодно заменить один полностью активированный элемент высокой мощности несколькими элементами низкой мощности. Эта мера снижает потребление энергии и требования к радиатору ниже по потоку.

18. Если была создана качественно адекватная система охлаждения, это создает зону с низкой температурой. Мы воспринимаем эту зону как «холодную».

19. Если зона охлаждения снабжается энергией, ее температура повышается. Энергия подается, например, за счет проникновения тепла окружающей среды или через активные части в зоне охлаждения.

20. Если в зону охлаждения подводится энергия Qmax и подаваемый ток I = Imax, если температура на «теплой стороне» составляет 25 ° C, теплопередача останавливается. Модуль Пельтье больше не может обеспечивать охлаждающий эффект.Эти значения определены как номинальные данные модуля Пельтье и могут быть прочитаны из таблицы данных.

21. Для передачи количества тепла Q ([Q] = ватт) и в то же время для достижения «охлаждающего эффекта» номинальная мощность Qmax элемента Пельтье должна быть больше, чем это количество тепла.

22. Направление теплопередачи контролируется направлением тока и может происходить в обоих направлениях.

23. Направление тока определяет, будет ли модуль Пельтье охлаждаться или нагреваться.

24. Амплитуда тока определяет, насколько сильно модуль Пельтье охлаждается или нагревается.

25. Охлаждаемый объект должен иметь термический контакт с холодной стороной модуля Пельтье. Это соединение представляет собой тепловое сопротивление. Тепловой поток через это тепловое сопротивление создает температурный градиент.Объект никогда не достигает температуры холодной стороны Пельтье.

26. Энергия, которая накапливается на теплой стороне модуля Пельтье, должна передаваться охлаждающей среде (воздух, вода и т. Д.) Через теплообменник. Этот теплообменник качественно описывается его термическим сопротивлением Rth. Охлаждающая мощность Q и подводимая мощность Pzu проходят через это сопротивление и вызывают перепад температуры. Температура на теплой стороне модуля Пельтье превышает температуру охлаждающей среды на это падение температуры.

27. Практическое правило проектирования теплообменника для модулей Пельтье: Rth <10K / Pzu


Где:
— Rth = тепловое сопротивление радиатора
— Q = рассеиваемое тепло
— Pzu = подводимая электрическая мощность

28. Согласно заявлению производителя, термическое сопротивление радиатора обычно относится к равномерному распределению тепла по всей поверхности поглощения тепла этим радиатором.При охлаждении модуля Пельтье эффективное тепловое сопротивление по сравнению с этой спецификацией значительно хуже (хуже = больше) из-за малой площади контакта с модулем Пельтье.

29. Если объект должен быть охлажден на 30 Кельвинов по сравнению с окружающей средой, модуль Пельтье должен создавать разницу температур около 50 Кельвинов между его поверхностями, чтобы обеспечить поток тепла от «холодного» к «теплому». «.


30. Чтобы иметь возможность генерировать очень низкую температуру с помощью модулей Пельтье, несколько модулей Пельтье, возможно, придется термически соединить последовательно. (друг на друга)

31. Если два модуля Пельтье термически соединены последовательно для режима охлаждения, ступень предварительного охлаждения должна транспортировать сумму тепловой мощности и электроэнергии, подаваемой для работы первой ступени. Следовательно, второй этап должен быть более мощным, чем предыдущий.

32. Чтобы вторая ступень двухступенчатого модуля Пельтье могла рассеивать отходящее тепло от первой ступени, контактные поверхности должны быть полностью соединены друг с другом.

33. Размер отдельных поверхностей многоуровневого модуля Пельтье должен быть одинаковым, чтобы обеспечить термически когерентную связь между уровнями.

34. Модули Пельтье с более чем двумя ступенями вызывают значительные различия в номинальной мощности между первой и последней ступенями.Такие разные уровни больше не могут быть размещены на одной территории.

35. Многоступенчатые модули Пельтье должны собираться из уровней разного размера в зависимости от производственного процесса. Это приводит к потере качества теплового соединения. Большие его части становятся неэффективными. Следовательно, отдельные уровни эффективно одинаково сильны. Настоящего каскадирования не происходит. Большая часть используемой электроэнергии рассеивается на выступающих без функциональности краях.

36. Чтобы термически соединить большое количество ступеней Пельтье, необходимо ввести гомогенизирующие промежуточные слои из теплопроводящего материала.

37. Эффективность охлаждения элементов Пельтье снижается при низких температурах и увеличивается при высоких температурах.

38. Эффект Пельтье исчезает при температуре ниже минус 150 ° C.

39. Невозможно использовать модули Пельтье для достижения температур ниже минус 150 ° C.

40. Возрастающее предварительное охлаждение «теплой стороны» модуля Пельтье продолжается во все меньшей степени на «холодной стороне».

41. Каждый модуль Пельтье представляет собой термогенератор.

42. Максимальная эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую достигает 5% с модулями Пельтье.

43. Поскольку конструкция теплового генератора, включая его тепловое соединение с источником и поглотителем, требует определенных усилий, а поскольку эффективность преобразования довольно низкая, ценность генерируемой энергии не соответствует затратам.

44. Для выработки электроэнергии модулями Пельтье тепловая энергия должна передаваться из «теплой зоны» через модуль Пельтье в «холодную зону».Благодаря этому потреблению энергии температура теплой зоны понижается, а температура холодной зоны повышается.

45. Тепловое избыточное тепло никогда не может быть полностью использовано для термоэлектрического преобразования.

46. Модули Пельтье можно подвергать давлению только на керамические пластины. На него могут действовать силы до 200 ньютонов на квадратный сантиметр. Сдвиговая нагрузка или растяжение недопустимы.

47. Модули Пельтье должны быть защищены от вибрации.

48. Из-за ограничений по нагрузке сборку Пельтье не следует выполнять только с использованием клея.

49. При длительной сборке модуль Пельтье всегда будет зажат между радиатором и зоной охлаждения.

50. Чтобы свести к минимуму термические напряжения, соединение между «радиатором» и «зоной контроля температуры» должно быть упругим.(например: тарельчатые пружины вместо шайб — см. ошибку! Ссылочный источник не найден.)

51. Если конструкция требует, чтобы сборка выполнялась исключительно с помощью клея, необходимо убедиться, что на модуль Пельтье не действуют силы сдвига или растяжения.

Экономичный, высокопроизводительный мини-элемент Пельтье Бесплатный образец сейчас

О продуктах и ​​поставщиках:
 

Изучите массив. Миниатюрный элемент Пельтье в каталоге на Alibaba.com и grab продукты, которые стоят каждого пенни .. мини-элемент Пельтье на Alibaba.com доступны в различных размерах, температуре и выходном токе. мини-элемент Пельтье полезны для обеспечения однонаправленного потока тока, достижения переменного сопротивления в данной схеме, а также для специализированных приложений, таких как фоточувствительность.

Мини-элемент Пельтье

доступен в виде термисторов, резисторов, термоэлектрических охладителей и т. Д. На Alibaba.com. У них есть несколько значений удельного сопротивления и проводимости, чтобы удовлетворить ваши потребности.. Миниатюрный элемент Пельтье легирован как n-тип, так и p-тип. Производство товаров осуществляется из кремния, германия или стекла. Миниатюрный элемент Пельтье легкий, а их электрические свойства можно легко изменить. Они также уменьшают потери мощности, в отличие от традиционных проводников. Эти изделия обеспечивают умеренный контролируемый поток тока, что делает их идеальным выбором для компактных цепей, требующих незначительного тока.

Миниатюрный элемент Пельтье

в виде интегральных схем, пружинных зондов, сверхтонких и толстых пластин есть в наличии.Они используются в качестве тестовых пластин или виртуальных пластин, чтобы минимизировать время и расходы на тестирование электрических характеристик. миниатюрный элемент Пельтье является центральным элементом быстро развивающейся индустрии электроники и потребительских товаров. Они применимы в автомобилях, медицинских инструментах, бытовой технике, исследованиях и разработках, обороне и т. Д. Миниатюрный элемент Пельтье обеспечивает надежную работу и быстрые операции во многих отраслях промышленности. Продукция прошла строгие испытания, такие как электрическое сопротивление, электронная микроскопия, рентгеновская рентгеноскопия и т. Д., констатируя высочайшее качество.

Постройте цифры своей прибыли с помощью. Миниатюрный элемент Пельтье Ассортимент на Alibaba.com. Авторитетный. мини-элемент Пельтье поставщиков по всему миру покупают на этом сайте благодаря своему превосходному качеству и выгодным предложениям. Купите сейчас и не упустите эксклюзивные продукты и услуги премиум-класса, которые выделят вас среди конкурентов.

Эксперименты по охлаждению на эффекте Пельтье — устройства Пельтье

Скачать PDF YouTube

Охлаждающее устройство Пельтье — это термоэлектрический полупроводниковый компонент, который может обеспечивать охлаждение без движущихся частей.Он очень прост в использовании, он может быть как очень холодным, так и очень горячим!

Сегодня мы проведем несколько экспериментов с обычным и недорогим охлаждающим устройством Пельтье.

Введение

Возможность охлаждения воздуха или теплообмена имеет решающее значение во многих ситуациях. От компьютерных микросхем, которые не должны перегреваться, до космических аппаратов, которые должны выдерживать экстремальные температуры, разработка систем охлаждения — это большой бизнес.

Большинство из нас знакомы с кондиционированием воздуха.За счет снижения температуры и влажности они позволяют нам жить и работать в условиях, которые в противном случае были бы неудобными или даже невыносимыми. Даже в прохладном климате кондиционеры используются в центрах обработки данных для поддержания комфортной рабочей температуры оборудования (и персонала).

В обычных системах кондиционирования воздуха используется хладагент или хладагент, который циркулирует по трубам, насосам, испарителям и конденсаторам, чтобы отводить тепло и отводить его наружу. Он эффективен и действенен, но при этом занимает много места.

Существуют также приложения, в которых обычное кондиционирование воздуха нецелесообразно или даже невозможно.

Введите устройство Пельтье. Этот полупроводниковый компонент может осуществлять теплообмен без каких-либо движущихся частей. Он идеально подходит для охлаждения компьютерных микросхем, а также для создания небольших охлаждающих устройств для личного пользования. Он также используется в космических кораблях, поскольку обычное кондиционирование воздуха не работает в условиях низкой гравитации.

Мы не будем строить космические корабли в мастерской, по крайней мере, сегодня.Но мы можем использовать недорогие устройства Пельтье, обеспечивающие охлаждение для небольших проектов или просто для интересных и увлекательных экспериментов.

Эффект Пельтье

В 1834 году французский физик по имени Жан Шарль Атаназ Пельтье обнаружил, что прохождение тока через два разнородных металла может вызвать повышение или понижение температуры на стыке двух металлов.

Пельтье экспериментировал с проволокой из меди и висмута. Он обнаружил, что когда ток течет от меди к висмуту, на стыке выделяется тепло.Он также обнаружил, что верно и обратное: когда между висмутом и медью протекает ток, соединение становится холоднее.

Это явление стало известно как Эффект Пельтье .

Эффект Зеебека

Эффект, тесно связанный с эффектом Пельтье, — это эффект Зеебека .

Эффект Зеебека назван в честь немецкого физика Томаса Иоганна Зеебека, который открыл этот эффект в 1821 году, однако на самом деле он наблюдался еще в 1794 году итальянским ученым Алессандро Вольта.Если это имя звучит знакомо, Вольта — это действительно джентльмен, в честь которого назван Вольт.

Эффект Зеебека по сути противоположен эффекту Пельтье. Эффект Зеебека описывает преобразование тепла непосредственно в электричество на стыке различных типов проводов.

Устройство Пельтье также можно использовать в качестве устройства Зеебека и наоборот, хотя эффективность обоих ограничена. Оба эффекта Пельтье и Зеебека попадают в категорию Термоэлектрические эффекты .

Современные устройства Пельтье

Вместо использования разнородных металлов в современных устройствах Пельтье используются полупроводники.

Полупроводниковый охладитель Пельтье состоит из набора «ножек», состоящих из полупроводникового материала P- или N-типа. «Ножка» создается путем создания нескольких слоев материала подложки, уложенных таким образом, чтобы иметь некоторую высоту.

Эти «ножки» расположены в виде матрицы с чередованием материалов типа P и N.

Проводящий лист помещается под и над матрицей для обеспечения электрических соединений.Затем вся сборка помещается между теплопроводным изолятором, обычно керамическим.

Это тип устройства Пельтье, с которым мы будем экспериментировать сегодня.

Проблемы с модулями Пельтье

Модули

Пельтье — очень полезные охлаждающие устройства, но они далеки от совершенства.

Самая большая проблема с модулем Пельтье — его неэффективность. Охладитель Пельтье далеко не так эффективен, как обычное устройство на основе охлаждающей жидкости. Хотя их можно использовать для создания небольших кондиционеров, было бы непрактично использовать их для охлаждения всего здания.

Еще одна проблема — срок службы. Модуль Пельтье не прослужит вечно, эффективность всех термоэлектрических охладителей будет снижаться по мере старения. Честно говоря, обычные системы кондиционирования воздуха также страдают тем же недостатком.

TEC1-12706 Охладитель Пельтье

Устройство Пельтье, которое мы собираемся использовать, представляет собой очень распространенный модуль, охладитель Пельтье TEC1-12706.

Это небольшое устройство размером 40 мм x 40 мм, я измерил толщину своего модуля на 3,75 мм.Это модуль Пельтье стандартного размера, и вы обнаружите, что 40 мм x 40 мм также являются стандартным размером радиатора.

Модуль имеет два вывода: красный и черный. Это для его питания, я использовал 12-вольтовый блок питания для своего модуля. Поскольку модули Пельтье не очень эффективны, вам понадобится хороший ток, чтобы управлять им, я рекомендую использовать блок питания на 6 ампер.

Считывание номера детали

В эксперименте можно использовать и другие модули Пельтье.Эти модули имеют стандартизированную схему номеров деталей, как показано ниже.

Номер детали моего устройства распадается следующим образом:

  • TE — это сокращение от «термоэлектрический»
  • C — Указывает размер модуля. Модуль «C» — это модуль стандартного размера, а модуль «S» — меньшего размера.
  • 1 — Указывает количество ступеней или слоев полупроводникового материала. В этой серии большинство имеет только один слой, но модули Пельтье доступны с большим количеством слоев.
  • 127 — Количество пар, «пара» — это пара соединений P-N.
  • 06 — Номинальный ток устройства в амперах. Обратите внимание, что эти модули не имеют номинального напряжения.

TEC1-12706 Эксплуатация

На моем модуле сторона с маркировкой — это холодная сторона, однако это может быть нестандартно, поэтому я советую вам протестировать свой модуль.

Кстати, вы можете изменить полярность напряжения, подаваемого на модуль Пельтье.В результате тепло будет излучаться с другой стороны модуля. Это хороший способ узнать, если вы устанавливаете модуль в обратном порядке.

Одна вещь, которую вы обнаружите очень быстро, — это то, что вы ДОЛЖНЫ использовать радиатор на горячей стороне, модуль сгорит сам, если вы этого не сделаете, а холодная сторона вообще не станет очень холодной.

Модули Пельтье также не рассчитаны на температуру, при которой они охлаждаются. Вместо этого модуль рассчитан на разницу температур между горячей и холодной сторонами.Таким образом, чем холоднее вы можете сохранить горячую сторону, тем холоднее будет холодная сторона.

Эксперименты с модулем Пельтье

Мы собираемся провести несколько экспериментов с модулем Пельтье. Хотя ни один из этих экспериментов (за исключением, возможно, последнего) не имеет практического значения, они дадут вам хорошее представление о степени охлаждения, которую вы можете получить от модуля Пельтье.

Они также покажут вам, как важно использовать хороший радиатор и мощный блок питания.

Быстрое включение

Первый эксперимент посвящен самому простому!

Все, что мы собираемся сделать, это очень ненадолго включить наш модуль, чтобы посмотреть, насколько нагревается горячая сторона.Я подчеркнул «очень кратко», и я имею в виду, что пара секунд — это все, что нужно при подходящем источнике питания.

Сначала я замерил температуру модуля перед его включением. Обратите внимание, что я поместил модуль на приспособление, чтобы держать его, вы же не хотите держать его в руке, когда проводите этот эксперимент! Поскольку это может быть ОЧЕНЬ жарко!

В моем случае он показал 20,8 по Цельсию, что примерно соответствует температуре окружающей среды в мастерской, когда я проводил измерения.

Затем я подал питание от своего настольного 12-вольтового блока питания.Это привело к тому, что горячая сторона модулей сразу же нагрелась, и я отключил питание примерно через 2 секунды. Затем я сделал еще одно измерение температуры.

Как видите, буквально за пару секунд температура резко повысилась!

Из-за того, что я держал модуль, «холодная» сторона была совсем не такой холодной, мой джиг отводит тепло в обе стороны. И поскольку модуль Пельтье создает разницу температур, он не был бы таким холодным, даже если бы я использовал устройство для изоляции двух сторон.

Во всяком случае, этот эксперимент иллюстрирует, насколько важно иметь радиатор на горячей стороне. Что мы и будем делать дальше.

Изготовление льда в мастерской!

Для этого эксперимента я установил модуль Пельтье на большой радиатор горячей стороной к радиатору. Я использовал термопасту на радиаторе, чтобы обеспечить хорошую теплопроводность между ним и модулем Пельтье.

Затем я установил всю сборку в поддон с водой, чтобы и вода, и алюминиевый поддон могли расширить возможности теплоотвода.

Я подал питание на модуль Пельтье и заметил, что он сразу же начал охлаждаться. Затем я взял пару капель воды и положил ее на модуль.

Я немного подождал и увидел воду на модуле.

Примерно через 90 секунд я заметил, что вода начала замерзать. Я позволил эксперименту продолжить работу, наблюдая за процессом замораживания.

Примерно через три минуты вода полностью замерзла!

Чтобы заморозить воду, необходимо понизить температуру минимум до нуля по Цельсию.Я подозреваю, что из-за того, что он так быстро замерз, фактическая температура была ниже этой.

Это убедительно доказывает, что модуль Пельтье действительно сильно остывает.

Генерирующая мощность

В последнем эксперименте с модулем Пельтье я собираюсь использовать модуль для чего-то, для чего он не предназначен.

Помните эффект Зеебека? Это был дополнительный эффект эффекта Пельтье, он создает электричество из тепла.

Оказывается, модуль Пельтье может действовать как устройство Зеебека, хотя и очень неэффективное.

Я проверил эту теорию, нагревая «горячую сторону» моего модуля с помощью теплового пистолета, в то время как я наблюдал выходное напряжение с помощью измерителя, подключенного к двум выводам.

Мне удалось получить около 1,5 вольт на моем модуле после того, как я его нагрел. Недостаточно, чтобы с ним что-то делать, тем более, что я подозреваю, что он был очень слабым.

Теоретически можно было бы подключить несколько модулей последовательно для увеличения напряжения и параллельно для увеличения тока.Но для практических целей это просто научное любопытство.

Если вы действительно хотите получать электроэнергию из тепла, есть много способов сделать это лучше!

Охладитель Пельтье в сборе

Кулеры Пельтье в сборе доступны на eBay и в ряде других источников. Они очень недороги и могут использоваться в практических целях, например, для создания крошечной холодильной установки или персонального холодильника.

По крайней мере, эти узлы являются отличным источником запчастей по очень низкой цене.Тот, который я получил, имел три вентилятора, модуль Пельтье, несколько радиаторов и тепловых трубок. Он даже поставлялся с новым 12-вольтовым 6-амперным блоком питания. Многое, если учесть, что он стоит примерно столько же, сколько стоит сам блок питания!

Поскольку все на сборке работает от 12 вольт, заставить устройство работать было очень легко.

После подключения я попытался получить показания температуры с «холодной стороны», то есть с помощью маленького вентилятора.

Было непросто получить чтение, но в конце концов я получил одно из 17.4 Цельсия. В предыдущих попытках мне удавалось получить значение 15 градусов.

Одна вещь, которую я заметил, заключалась в том, что на радиаторе «холодной стороны» образовывалась конденсация, которая могла быть вызвана влагой из воздуха, конденсирующейся на холодной поверхности. Таким образом, устройство также действовало как небольшой осушитель воздуха!

Это отличные устройства, с которыми можно поэкспериментировать, не спускайте глаз с eBay, чтобы выбрать себе такое.

Заключение

Модули Пельтье

очень просты в использовании и при соответствующем радиаторе действительно могут снизить температуру.Они могут обеспечивать охлаждение полупроводников или холодных напитков без каких-либо движущихся частей.

Надеюсь, эта статья и прилагаемое к ней видео дадут вам несколько идей для ваших собственных интересных проектов!

ресурсов

PDF-версия — PDF-версия этой статьи, отлично подходит для печати и использования на рабочем месте.

Связанные

Сводка

Название статьи

Эксперименты с охлаждением на эффекте Пельтье

Описание

Узнайте об эффекте Пельтье и о том, как использовать обычный и недорогой охладитель Пельтье для охлаждения ваших электронных проектов.Мы проведем несколько экспериментов с модулем Пельтье, в том числе с его использованием для изготовления льда!

Автор

Мастерская Dronebot

Имя издателя

Мастерская Dronebot

Логотип издателя

Peltierův článek Hebei TEC1-12706 | SvětSoučástek.cz

Международные перевозки и морские перевозки

Мы отправляем товар практически в любую точку мира, используя услуги FedEx International Priority .Ставки рассчитываются при оформлении заказа, чтобы обеспечить справедливую цену. Обратите внимание, что время доставки сильно различается.

Если у вас есть особый запрос на доставку (или у вас есть собственный курьер), пожалуйста, свяжитесь с нами, прежде чем размещать заказ, и мы сделаем все возможное, чтобы поддержать вас.
Пожалуйста, имейте в виду, что мы находимся в Европе, и иногда мы не можем использовать ваш собственный курьер или способ доставки.

Если вы не получили заказ вовремя, немедленно свяжитесь с нами по адресу sales @ electronic.com или [email protected] для получения дополнительной помощи.

Доставка по адресу: P.O. КОРОБКА

Пожалуйста, имейте в виду, мы не отправляем посылку на P.O. BOX (из-за ограничений FedEx)
Если вы предоставите нам P.O. КОРОБКА в качестве адреса доставки, мы свяжемся с вами по возвращении и попросим указать другой адрес. Если вы не дадите нам новый адрес, мы вернем вам деньги, и ваш заказ будет отменен.

Расчетное время доставки

США и Канада

Международный приоритет FedEx — 1 ~ 3 рабочих дня

Европа

Международный приоритет FedEx — 1-2 рабочих дня

Остальной мир

4 ~ 5 рабочих дней, в зависимости от выбранной страны (для получения дополнительной информации свяжитесь с нами)

Таможенные пошлины и налоги на международную доставку

Покупатель несет ответственность за любые сборы и налоги.Свяжитесь с нами, если у вас возникнут какие-либо вопросы.

Доставка на чужой адрес

Вы можете отправить товар на любой адрес, если ваш платежный адрес правильный. Когда вы зарегистрируете свою учетную запись, у вас будет адресная книга, в которой вы можете хранить несколько адресов и отправлять по любому из них по вашему выбору.

Electron.com имеет право удерживать любые заказы, подозреваемые в мошеннической деятельности.

Модули Пельтье

Элементы Пельтье , которые также называют термоэлектрическими модулями или TEC, представляют собой тепловой насос с электрическим приводом.Здесь энергия в виде тепла передается от одной стороны модуля к другой стороне и должна там рассеиваться. Модуль Пельтье основан на так называемом эффекте Пельтье , который описывает квазиинверсию эффекта Зеебека. Эффект Пельтье утверждает, что энергия может переноситься в виде тепла посредством электрического тока в полупроводнике, который создает разницу температур. Эффект Зеебека означает, что ток возникает, когда к полупроводнику прикладывается разность температур.Эффект Зеебека используется для измерения температуры или сбора электроэнергии.
Элемент Пельтье — это тепловой насос, в основе которого лежит перенос электрического тока в полупроводнике.

Термоэлектрические модули часто используются в:

  • Медицинский
  • Лазерные технологии
  • Лаборатория / аналитическая техника
  • Техника газового анализа
  • Для конденсации
  • Автомобильная техника для рекуперации энергии
  • военная техника

Основные преимущества элемента Пельтье:

  • Точное управление электричеством
  • Путем изменения полярности может быть создано реверсирование теплового потока
  • Работа без вибрации
  • Продолжительность действия (> 20 лет)
  • Малые размеры

uwe electronic предоставляет очень большую программу элементов Пельтье, которая может охватывать множество приложений.

30 золотых правил для технологии Пельтье

  1. Количество твердотельных пар, а также плотность пакетов модуля Пельтье определяет размер модуля.
  2. На каждую твердотельную пару падает ок. 0,12 Вольт. Большое количество твердотельных пар увеличивает максимально возможное напряжение, и, таким образом, можно уменьшить ток.
  3. Сильный ток влияет на срок службы модуля, так как со временем увеличивает количество микротрещин твердотельного материала.
  4. Сильный ток способствует более высокому тепловому нагреву и, следовательно, снижает эффективность.
  5. Отношение охлаждающей способности (Qc) к используемому току математически можно рассматривать как экспоненциальный подход к максимальному значению. Следовательно, необходимо задействовать много электроэнергии для последних 30% достижения максимального охлаждения.
  6. Теплоотдача на теплой стороне модуля Пельтье складывается из охлаждающей способности и задействованной электрической энергии (рабочей энергии).
  7. КПД модуля Пельтье — это отношение теплопередачи к задействованной электрической энергии.
  8. Очень высокая эффективность охлаждения с помощью Пельтье достигается при работе прибл. 50% максимального значения напряжения / тока.
  9. Информация о максимальной мощности охлаждения Qc модуля Пельтье основана на разнице температур между обеими сторонами (0 Кельвинов), максимальном токе / напряжении и температуре окружающей среды 300K (27 ° C). Реальная мощность охлаждения ниже и может быть оценена с помощью диаграммы производительности.
  10. Стандартные модули в условиях вакуума и температуре окружающей среды 300K (27 ° C) достигают максимальной разницы температур прибл. 70 Кельвинов.
  11. Высококачественные модули могут достигать значений примерно 72 Кельвина и более, в то время как недорогие модули едва достигают примерно 60 Кельвинов.
  12. Специальные модули, такие как многоступенчатые каскады, создают разницу температур до 120 К. Недостаток — низкая теплопроизводительность и высокая цена.
  13. Хороший отвод тепла на теплой стороне модуля Пельтье улучшает охлаждающую способность, эффективность и максимальную разницу температур deltaT.
  14. Отвод тепла в окружающую среду зависит от мощности радиатора. Более высокая активная поверхность радиатора (размер, а также количество ребер) улучшает тепловое сопротивление.
  15. Большие вентиляторы с большим потоком воздуха улучшают тепловое сопротивление радиатора.
  16. Прямой обдув корпуса радиатора наиболее эффективен, так как наибольшее количество тепла всегда отводится на землю корпуса.
  17. Жидкостные радиаторы в большинстве случаев обладают еще более высокими тепловыми качествами, но, тем не менее, они значительно более затратны.
  18. Между модулем Пельтье и радиатором следует нанести хороший термоинтерфейсный материал (термопрокладки, термопаста или термоклей) для увеличения теплопередачи
  19. Очень хорошая теплопередача между материалами достигается с помощью тонкого слоя термопасты, так как она может адаптироваться к микроскопическим неровностям.
  20. PCM (материал с фазовым переходом) показывает особенно высокий коэффициент заполнения. Она увлажняет поверхности даже лучше, чем обычная термопаста, а также имеет то преимущество, что не высыхает.
  21. Высокое контактное давление также улучшает теплопередачу, но при сборке очень важно предотвратить усилие сдвига.
  22. Прижимное давление к модулю Пельтье должно быть в пределах 3-8 кг / см².
  23. Опционально можно покрывать металлизацией только небольшие модули размером до 12×12 мм. Их можно паять в процессе производства прямо на радиатор.
  24. Максимальная кратковременная рабочая температура всегда должна быть на 20-30 ° C ниже температуры припоя отвеса (139 ° C; 183 ° C и 232 ° C).
  25. Длительное использование модуля Пельтье> 120 ° C приводит к процессу диффузии меди в твердотельный материал и, как следствие, к снижению производительности.
  26. Для защиты от влаги обязательно наличие пломбы. Но за счет рекуперации тепла производительность ок. На 4% ниже.
  27. Для защиты от конденсата лучше всего подходит силикон, так как он очень хорошо адаптируется к частым перепадам температуры.
  28. Герметизация эпоксидной смолой имеет то преимущество, что не происходит заметного выделения газа.Рабочая температура не должна превышать 80 ° C и не должна изменяться часто.
  29. Частые и высокие перепады температур приводят к возникновению напряжений между материалами (вызванных разным удлинением материалов) и, следовательно, сокращают срок службы.
  30. Аналоговое управление, а также кратковременные импульсы создают меньшее механическое напряжение, чем обычные двухточечные системы управления.

Загрузить: 30 золотых правил для технологии Пельтье

Спецификации могут быть изменены без предварительного уведомления.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.