Ứng dụng mô-đun làm mát nhiệt điện
Cốt lõi của sản phẩm ứng dụng làm mát nhiệt điện là mô-đun làm mát nhiệt điện. Dựa trên đặc điểm, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của cụm nhiệt điện, cần xác định các vấn đề sau khi lựa chọn cụm:
1. Xác định trạng thái hoạt động của các phần tử làm mát nhiệt điện. Dựa vào hướng và cường độ dòng điện hoạt động, bạn có thể xác định hiệu suất làm mát, gia nhiệt và duy trì nhiệt độ của lò phản ứng. Mặc dù phương pháp làm mát là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất, nhưng không nên bỏ qua hiệu suất gia nhiệt và duy trì nhiệt độ của nó.
2. Xác định nhiệt độ thực tế của đầu nóng khi làm mát. Vì lò phản ứng là thiết bị có sự chênh lệch nhiệt độ, để đạt được hiệu quả làm mát tốt nhất, lò phản ứng phải được lắp đặt trên một bộ tản nhiệt tốt. Dựa trên điều kiện tản nhiệt tốt hay xấu, hãy xác định nhiệt độ thực tế của đầu nóng của lò phản ứng khi làm mát. Cần lưu ý rằng do ảnh hưởng của gradient nhiệt độ, nhiệt độ thực tế của đầu nóng của lò phản ứng luôn cao hơn nhiệt độ bề mặt của bộ tản nhiệt, thường nhỏ hơn vài phần mười độ, lớn hơn vài độ là mười độ. Tương tự, ngoài gradient tản nhiệt ở đầu nóng, còn có gradient nhiệt độ giữa không gian được làm mát và đầu lạnh của lò phản ứng.
3. Xác định môi trường làm việc và bầu không khí của lò phản ứng. Điều này bao gồm việc các mô-đun TEC, mô-đun làm mát nhiệt điện hoạt động trong môi trường chân không hay môi trường khí quyển thông thường, khí nitơ khô, không khí tĩnh hay chuyển động và nhiệt độ môi trường xung quanh, từ đó tính đến các biện pháp cách nhiệt (đoạn nhiệt) và xác định ảnh hưởng của sự thất thoát nhiệt.
4. Xác định đối tượng làm việc của các phần tử nhiệt điện và kích thước tải nhiệt. Ngoài ảnh hưởng của nhiệt độ đầu nóng, nhiệt độ tối thiểu hoặc chênh lệch nhiệt độ tối đa mà các phần tử TEC N,P có thể đạt được được xác định trong hai điều kiện không tải và đoạn nhiệt. Trên thực tế, các phần tử Peltier N,P không thể hoàn toàn đoạn nhiệt mà phải có tải nhiệt, nếu không thì vô nghĩa.
5. Xác định cấp độ của mô-đun nhiệt điện, mô-đun TEC (phần tử Peltier). Việc lựa chọn dãy lò phản ứng phải đáp ứng yêu cầu về chênh lệch nhiệt độ thực tế, nghĩa là chênh lệch nhiệt độ danh nghĩa của lò phản ứng phải cao hơn chênh lệch nhiệt độ thực tế cần thiết, nếu không sẽ không đáp ứng được yêu cầu, nhưng số lượng dãy không được quá nhiều, vì giá thành của lò phản ứng sẽ tăng lên đáng kể khi số lượng dãy tăng.
6. Thông số kỹ thuật của các phần tử nhiệt điện N,P. Sau khi chọn được dãy phần tử N,P của thiết bị Peltier, có thể lựa chọn các thông số kỹ thuật của các phần tử N,P Peltier, đặc biệt là dòng điện hoạt động của các phần tử N,P làm mát Peltier. Vì có một số loại cuộn cảm có thể đáp ứng được sự chênh lệch nhiệt độ và sản xuất lạnh cùng một lúc, nhưng do điều kiện làm việc khác nhau, nên thường chọn cuộn cảm có dòng điện hoạt động nhỏ nhất, vì chi phí điện năng hỗ trợ lúc này nhỏ, nhưng tổng công suất của cuộn cảm là yếu tố quyết định, để giảm dòng điện hoạt động với cùng công suất đầu vào thì phải tăng điện áp (0,1V cho mỗi cặp linh kiện), do đó logarit của các linh kiện phải tăng lên.
7. Xác định số lượng các phần tử N, P. Điều này dựa trên tổng công suất làm mát của lò phản ứng để đáp ứng yêu cầu chênh lệch nhiệt độ, phải đảm bảo tổng công suất làm mát của lò phản ứng ở nhiệt độ hoạt động lớn hơn tổng công suất tải nhiệt của đối tượng làm việc, nếu không sẽ không đáp ứng được yêu cầu. Quán tính nhiệt của chồng vật liệu rất nhỏ, không quá một phút khi không tải, nhưng do quán tính của tải (chủ yếu là do dung lượng nhiệt của tải), tốc độ làm việc thực tế để đạt đến nhiệt độ cài đặt lớn hơn nhiều so với một phút, và có thể kéo dài vài giờ. Nếu yêu cầu tốc độ làm việc lớn hơn, số lượng chồng vật liệu sẽ nhiều hơn, tổng công suất tải nhiệt bao gồm tổng dung lượng nhiệt cộng với lượng nhiệt thất thoát (nhiệt độ càng thấp, lượng nhiệt thất thoát càng lớn).
Bảy khía cạnh nêu trên là những nguyên tắc chung cần xem xét khi lựa chọn mô-đun nhiệt điện N, P và các phần tử Peltier, theo đó người dùng ban đầu nên lựa chọn mô-đun làm mát nhiệt điện, bộ làm mát Peltier, mô-đun TEC theo yêu cầu của mình.
(1)Xác nhận việc sử dụng nhiệt độ môi trường Th ℃
(2) Nhiệt độ thấp Tc ℃ đạt được bởi không gian hoặc vật thể được làm lạnh
(3) Tải nhiệt đã biết Q (công suất nhiệt Qp, rò rỉ nhiệt Qt) W
Với các giá trị Th, Tc và Q đã cho, số lượng phần tử làm mát nhiệt điện N,P cần thiết và số lượng phần tử TEC N,P có thể được ước tính dựa trên đường cong đặc tính của các mô-đun làm mát nhiệt điện, bộ làm mát Peltier và mô-đun TEC.
Thời gian đăng bài: 13/11/2023
