Ứng dụng mô-đun làm mát nhiệt điện

Ứng dụng mô-đun làm mát nhiệt điện

Cốt lõi của sản phẩm ứng dụng làm mát nhiệt điện là module làm mát nhiệt điện. Dựa trên đặc điểm, nhược điểm và phạm vi ứng dụng của cụm nhiệt điện, khi lựa chọn cụm nhiệt điện, cần xác định các vấn đề sau:

1. Xác định trạng thái làm việc của các bộ phận làm mát nhiệt điện. Theo hướng và độ lớn của dòng điện làm việc, có thể xác định hiệu suất làm mát, gia nhiệt và nhiệt độ không đổi của lò phản ứng. Mặc dù phương pháp làm mát được sử dụng phổ biến nhất, nhưng không nên bỏ qua hiệu suất gia nhiệt và nhiệt độ không đổi của nó.

2. Xác định nhiệt độ thực tế của đầu nóng khi làm mát. Do lò phản ứng là thiết bị chênh lệch nhiệt độ, để đạt được hiệu quả làm mát tốt nhất, lò phản ứng phải được lắp đặt trên bộ tản nhiệt tốt. Theo điều kiện tản nhiệt tốt hay xấu, cần xác định nhiệt độ thực tế của đầu nhiệt của lò phản ứng khi làm mát. Cần lưu ý rằng do ảnh hưởng của gradient nhiệt độ, nhiệt độ thực tế của đầu nhiệt của lò phản ứng luôn cao hơn nhiệt độ bề mặt của bộ tản nhiệt, thường thấp hơn vài phần mười độ, cao hơn vài độ, 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 khí quyển 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 khí quyển thông thường, nitơ khô, không khí tĩnh hay động và nhiệt độ môi trường, từ đó tính đến các biện pháp cách nhiệt (đoạn nhiệt) và xác định ảnh hưởng của rò rỉ 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, chênh lệch nhiệt độ tối thiểu hoặc 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 đoạn nhiệt thực sự, mà còn phải có tải nhiệt, nếu không thì sẽ vô nghĩa.

5. Xác định cấp độ của mô-đun nhiệt điện, mô-đun TEC (phần tử Peltier). Việc lựa chọn chuỗi 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 yêu cầu, nếu không thì không thể đáp ứng yêu cầu, nhưng chuỗi lò phản ứng không được quá lớn, vì giá của lò phản ứng sẽ được cải thiện đáng kể khi chuỗi lò tăng lên.

6. Thông số kỹ thuật của phần tử N, P nhiệt điện. Sau khi chọn loạt phần tử N, P của thiết bị Peltier, có thể chọn thông số kỹ thuật của phần tử N, P của Peltier, đặc biệt là dòng điện làm việc của phần tử N, P của bộ làm mát Peltier. Vì có nhiều loại lò phản ứng có thể đáp ứng đồng thời sự chênh lệch nhiệt độ và sản xuất lạnh, nhưng do điều kiện làm việc khác nhau, lò phản ứng có dòng điện làm việc nhỏ nhất thường được chọn, vì chi phí điện năng hỗ trợ lúc này nhỏ, nhưng tổng công suất của lò phản ứng là yếu tố quyết định, cùng một công suất đầu vào để giảm dòng điện làm việc phải tăng điện áp (0,1v cho mỗi cặp linh kiện), do đó logarit của linh kiện phải tăng.

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 các yêu cầu về chênh lệch nhiệt độ, phải đảm bảo rằng tổng công suất làm mát của lò phản ứng ở nhiệt độ vận hành lớn hơn tổng công suất của tải nhiệt của đối tượng làm việc, nếu không thì không thể đáp ứng các yêu cầu. Quán tính nhiệt của ống khói rất nhỏ, không quá một phút ở chế độ không tải, nhưng do quán tính của tải (chủ yếu là do nhiệt dung của tải), tốc độ làm việc thực tế để đạt đến nhiệt độ cài đặt lớn hơn nhiều so với một phút và lâu tới vài giờ. Nếu yêu cầu về tốc độ làm việc lớn hơn, số lượng ống khói sẽ nhiều hơn, tổng công suất của tải nhiệt bao gồm tổng nhiệt dung cộng với rò rỉ nhiệt (nhiệt độ càng thấp, rò rỉ nhiệt càng lớn).

Bảy khía cạnh trên là những nguyên tắc chung cần xem xét khi lựa chọn các thành phần mô-đun nhiệt điện N, P 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.

(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 mát

(3) Tải nhiệt đã biết Q (công suất nhiệt Qp, rò rỉ nhiệt Qt) W

Với Th, Tc và Q, số lượng phần tử N,P của bộ làm mát nhiệt điện cần thiết và số lượng phần tử N,P của TEC có thể được ước tính theo đường đặc trưng của mô-đun làm mát nhiệt điện, bộ làm mát Peltier, mô-đun TEC.