Een introductie tot thermo-elektrische koelmodules
Thermo-elektrische technologie is een actieve thermische beheertechniek gebaseerd op het Peltier-effect. Het werd ontdekt door JCA Peltier in 1834. Dit fenomeen omvat het verwarmen of afkoelen van de verbinding van twee thermo-elektrische materialen (bismut en telluride) door stroom door de verbinding te laten lopen. Tijdens bedrijf stroomt er gelijkstroom door de TEC-module, waardoor warmte van de ene naar de andere kant wordt overgedragen. Hierdoor ontstaat een koude en warme kant. Als de stroomrichting wordt omgekeerd, veranderen de koude en warme kanten. Het koelvermogen kan ook worden aangepast door de bedrijfsstroom te wijzigen. Een typische eentrapskoeler (figuur 1) bestaat uit twee keramische platen met p- en n-type halfgeleidermateriaal (bismut, telluride) tussen de keramische platen. De elementen van halfgeleidermateriaal zijn elektrisch in serie en thermisch parallel geschakeld.
Thermo-elektrische koelmodules, Peltier-apparaten en TEC-modules kunnen worden beschouwd als een soort solid-state thermische energiepomp. Vanwege het gewicht, de afmetingen en de reactiesnelheid zijn ze zeer geschikt voor gebruik als onderdeel van ingebouwde koelsystemen (vanwege beperkte ruimte). Met voordelen zoals stille werking, breukvastheid, schokbestendigheid, langere levensduur en eenvoudig onderhoud, hebben moderne thermo-elektrische koelmodules, Peltier-apparaten en TEC-modules een breed scala aan toepassingen in militaire apparatuur, luchtvaart, ruimtevaart, medische zorg, epidemiepreventie, experimentele apparatuur en consumentenproducten (waterkoelers, autokoelers, hotelkoelkasten, wijnkoelers, persoonlijke minikoelers, koel- en warmtematrassen, enz.).
Tegenwoordig wordt thermo-elektrische koeling, vanwege het lage gewicht, de kleine omvang of capaciteit en de lage kosten, veel gebruikt in medische en farmaceutische apparatuur, in de luchtvaart, in de ruimtevaart, in militaire toepassingen, in spectroscopiesystemen en in commerciële producten (zoals warm- en koudwaterdispensers, draagbare koelkasten, autokoelers, enzovoort).
| Parameters | |
| I | Bedrijfsstroom naar de TEC-module (in Ampère) |
| Imaximaal | Bedrijfsstroom die het maximale temperatuurverschil △T maaktmaximaal(in Ampère) |
| Qc | Hoeveelheid warmte die kan worden geabsorbeerd aan de koude zijde van de TEC (in Watt) |
| Qmaximaal | Maximale hoeveelheid warmte die aan de koude zijde kan worden opgenomen. Dit gebeurt bij I = Imaximaalen wanneer Delta T = 0. (in Watt) |
| Theet | Temperatuur van de hete zijkant wanneer de TEC-module in werking is (in °C) |
| Tkoud | Temperatuur van de koude zijde wanneer de TEC-module in werking is (in °C) |
| △T | Temperatuurverschil tussen de hete kant (Th) en de koude kant (Tc). Delta T = Th-Tc(in °C) |
| △Tmaximaal | Het maximale temperatuurverschil dat een TEC-module kan bereiken tussen de warme zijde (Th) en de koude kant (Tc). Dit gebeurt (Maximale koelcapaciteit) bij I = Imaximaalen Qc= 0. (in °C) |
| Umaximaal | Voedingsspanning bij I = Imaximaal(in Volt) |
| ε | Koelrendement van TEC-module (%) |
| α | Seebeck-coëfficiënt van thermo-elektrisch materiaal (V/°C) |
| σ | Elektrische coëfficiënt van thermo-elektrisch materiaal (1/cm·ohm) |
| κ | Warmtegeleiding van thermo-elektrisch materiaal (W/CM·°C) |
| N | Aantal thermo-elektrische elementen |
| Iεmaximaal | Stroom die wordt toegevoegd wanneer de temperatuur van de warme en oude zijde van de TEC-module een bepaalde waarde heeft en het behalen van de maximale efficiëntie (in ampère) vereist is |
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 + IE
△Tmaximaal= TH+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Imaximaal =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεmaximaal =ασS (TH- TC) / L (√1+0,5σα²(546+ TH- TC)/ κ-1)
Gerelateerde producten
Bestverkochte producten
- Gerelateerde blog
- Beoordelingen
-
E-mail
-
Telefoon
-
Bovenkant
