Een inleiding tot thermo-elektrische koelmodules
Thermoelektrische technologie is een actieve thermische beheersingstechniek gebaseerd op het Peltier-effect. Dit fenomeen, ontdekt door JCA Peltier in 1834, houdt in dat de verbinding tussen twee thermoelektrische materialen (bismut en telluride) wordt verwarmd of gekoeld door er stroom doorheen te laten lopen. Tijdens de werking loopt er gelijkstroom door de TEC-module, waardoor warmte van de ene naar de andere kant wordt overgedragen. Hierdoor ontstaat een koude en een warme kant. Als de stroomrichting wordt omgekeerd, wisselen de koude en warme kanten van plaats. Het koelvermogen kan ook worden aangepast door de bedrijfsstroom te wijzigen. Een typische eentrapskoeler (Figuur 1) bestaat uit twee keramische platen met daartussen een p- en een n-type halfgeleidermateriaal (bismut, telluride). De elementen van het halfgeleidermateriaal zijn elektrisch in serie en thermisch parallel geschakeld.
Thermoelektrische koelmodules, Peltier-elementen en TEC-modules kunnen worden beschouwd als een soort halfgeleider-warmtepompen. Door hun gewicht, afmetingen en reactiesnelheid zijn ze zeer geschikt voor gebruik in ingebouwde koelsystemen (vanwege ruimtegebrek). Met voordelen zoals een stille werking, breukvastheid, schokbestendigheid, een lange levensduur en eenvoudig onderhoud, vinden moderne thermoelektrische koelmodules, Peltier-elementen en TEC-modules een breed scala aan toepassingen op het gebied van militaire uitrusting, luchtvaart, ruimtevaart, medische behandelingen, epidemiebestrijding, experimentele apparatuur en consumentenproducten (waterkoelers, autokoelers, hotelkoelkasten, wijnkoelers, minikoelers voor persoonlijk gebruik, koel- en verwarmingsmatten, enz.).
Tegenwoordig wordt thermo-elektrische koeling, vanwege het lage gewicht, de kleine afmetingen, de beperkte capaciteit en de lage kosten, veelvuldig gebruikt in medische en farmaceutische apparatuur, de luchtvaart, de ruimtevaart, het leger, spectroscopiesystemen en commerciële producten (zoals warm- en koudwaterdispensers, draagbare koelkasten, koelboxen voor auto's, enzovoort).
| Parameters | |
| I | Bedrijfsstroom naar de TEC-module (in Ampère) |
| Imax | Bedrijfsstroom die het maximale temperatuurverschil △T oplevertmax(in Ampère) |
| Qc | Hoeveelheid warmte die kan worden geabsorbeerd aan de koude zijde van de TEC (in Watt) |
| Qmax | Maximale hoeveelheid warmte die aan de koude kant kan worden geabsorbeerd. Dit treedt op bij I = Imaxen wanneer Delta T = 0. (in Watt) |
| Theet | Temperatuur van de hete zijde tijdens werking van de TEC-module (in °C) |
| Tkoud | Temperatuur van de koude zijde wanneer de TEC-module in werking is (in °C) |
| △T | Temperatuurverschil tussen de warme kant (T) en de warme kant (T)h) en de koude kant (Tc). Delta T = Th-Tc(in °C) |
| △Tmax | Het maximale temperatuurverschil dat een TEC-module kan bereiken tussen de warme zijde (T) en de warme zijde (T).h) en de koude kant (TcDit treedt op (maximale koelcapaciteit) bij I = I.maxen Qc= 0. (in °C) |
| Umax | Voedingsspanning bij I = Imax(in Volt) |
| ε | Koelrendement van de TEC-module (%) |
| α | Seebeck-coëfficiënt van thermo-elektrisch materiaal (V/°C) |
| σ | Elektrische coëfficiënt van thermo-elektrisch materiaal (1/cm·ohm) |
| κ | Thermische geleidbaarheid van thermo-elektrisch materiaal (W/cm·°C) |
| N | Aantal thermo-elektrische elementen |
| Iεmax | De stroomsterkte wordt ingeschakeld wanneer de temperatuur van de warme en de oude zijde van de TEC-module een bepaalde waarde bereikt en de maximale efficiëntie (in Ampère) moet worden behaald. |
Introductie van toepassingsformules in de TEC-module
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(TH- TC) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [ IL /σS +α(TH- TC)]
ε = Qc/UI
QH= Qc + IU
△Tmax= TH+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Imax =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεmax =ασS (TH- TC) / L (√1+0.5σα²(546+ TH- TC)/ κ-1)
Gerelateerde producten
Bestverkochte producten
- Gerelateerde blog
- Recensies
-
E-mail
-
Telefoon
-
Bovenkant
