Công nghệ nhiệt điện là một kỹ thuật quản lý nhiệt chủ động dựa trên hiệu ứng Peltier. Được JCA Peltier phát hiện vào năm 1834, hiện tượng này liên quan đến việc làm nóng hoặc làm mát mối nối của hai vật liệu nhiệt điện (bitmut và telluride) bằng cách cho dòng điện chạy qua mối nối. Trong quá trình hoạt động, dòng điện một chiều chạy qua mô-đun TEC khiến nhiệt được truyền từ bên này sang bên kia. Tạo ra một mặt lạnh và nóng. Nếu hướng của dòng điện bị đảo ngược, mặt lạnh và nóng sẽ thay đổi. Công suất làm mát của nó cũng có thể được điều chỉnh bằng cách thay đổi dòng điện hoạt động của nó. Một bộ làm mát một giai đoạn điển hình (Hình 1) bao gồm hai tấm gốm với vật liệu bán dẫn loại p và n (bitmut, telluride) giữa các tấm gốm. Các thành phần của vật liệu bán dẫn được kết nối điện nối tiếp và nhiệt song song.
Mô-đun làm mát nhiệt điện, thiết bị Peltier, mô-đun TEC có thể được coi là một loại bơm nhiệt thể rắn, và nhờ trọng lượng, kích thước và tốc độ phản ứng thực tế, nó rất phù hợp để sử dụng như một phần của hệ thống làm mát tích hợp (do hạn chế về không gian). Với những ưu điểm như vận hành êm ái, chống vỡ, chống sốc, tuổi thọ cao và dễ bảo trì, mô-đun làm mát nhiệt điện hiện đại, thiết bị Peltier, mô-đun TEC có phạm vi ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thiết bị quân sự, hàng không, hàng không vũ trụ, điều trị y tế, phòng chống dịch bệnh, thiết bị thí nghiệm, sản phẩm tiêu dùng (máy làm mát nước, máy làm mát ô tô, tủ lạnh khách sạn, máy làm mát rượu vang, máy làm mát mini cá nhân, đệm ngủ giữ nhiệt & làm mát, v.v.).
Ngày nay, do trọng lượng nhẹ, kích thước hoặc công suất nhỏ và chi phí thấp, hệ thống làm mát nhiệt điện được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị y tế, dược phẩm, hàng không, vũ trụ, quân sự, hệ thống quang phổ và các sản phẩm thương mại (như máy làm mát nước nóng lạnh, tủ lạnh di động, máy làm mát ô tô, v.v.)
Các thông số | |
I | Dòng điện hoạt động đến mô-đun TEC (tính bằng Ampe) |
Itối đa | Dòng điện hoạt động tạo ra chênh lệch nhiệt độ tối đa △Ttối đa(tính bằng Ampe) |
Qc | Lượng nhiệt có thể được hấp thụ ở mặt lạnh của TEC (tính bằng Watt) |
Qtối đa | Lượng nhiệt tối đa có thể được hấp thụ ở phía lạnh. Điều này xảy ra tại I = Itối đavà khi Delta T = 0. (tính bằng Watt) |
Tnóng | Nhiệt độ của mặt nóng khi mô-đun TEC hoạt động (tính bằng °C) |
Tlạnh lẽo | Nhiệt độ của mặt lạnh khi mô-đun TEC hoạt động (tính bằng °C) |
△T | Sự chênh lệch nhiệt độ giữa mặt nóng (Th) và mặt lạnh (Tc). Delta T = Th-Tc(tính bằng °C) |
△Ttối đa | Chênh lệch nhiệt độ tối đa mà mô-đun TEC có thể đạt được giữa mặt nóng (Th) và mặt lạnh (Tc). Điều này xảy ra (Công suất làm mát tối đa) tại I = Itối đavà Qc= 0. (tính bằng °C) |
Utối đa | Cung cấp điện áp tại I = Itối đa(bằng Vôn) |
ε | Hiệu suất làm mát của mô-đun TEC (%) |
α | Hệ số Seebeck của vật liệu nhiệt điện (V/°C) |
σ | Hệ số điện của vật liệu nhiệt điện (1/cm·ohm) |
κ | Độ dẫn nhiệt của vật liệu nhiệt điện (W/CM·°C) |
N | Số lượng phần tử nhiệt điện |
Iεtối đa | Dòng điện được gắn khi nhiệt độ mặt nóng và mặt cũ của mô-đun TEC đạt giá trị xác định và cần đạt hiệu suất tối đa (tính bằng Ampe) |
Giới thiệu công thức ứng dụng cho mô-đun TEC
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(Tgiờ- Tc) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [ IL /σS +α(Tgiờ- Tc)]
ε = Qc/Giao diện người dùng
Qgiờ= Qc + IU
△Ttối đa= Tgiờ+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Itối đa =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεtối đa =ασS (Tgiờ- Tc) / L (√1+0,5σα²(546+ Tgiờ- Tc)/ κ-1)