Introducción al módulo de refrigeración termoeléctrico
Introducción al módulo de refrigeración termoeléctrico
La tecnología termoeléctrica es una técnica de gestión térmica activa basada en el efecto Peltier.Fue descubierto por JCA Peltier en 1834, este fenómeno implica el calentamiento o enfriamiento de la unión de dos materiales termoeléctricos (bismuto y telururo) haciendo pasar corriente a través de la unión.Durante el funcionamiento, la corriente directa fluye a través del módulo TEC provocando que el calor se transfiera de un lado al otro.Creando un lado frío y caliente.Si se invierte la dirección de la corriente, se cambian los lados frío y caliente.Su potencia de enfriamiento también se puede ajustar cambiando su corriente de operación.Un refrigerador típico de una sola etapa (Figura 1) consta de dos placas cerámicas con material semiconductor tipo p y n (bismuto, telururo) entre las placas cerámicas.Los elementos de material semiconductor están conectados eléctricamente en serie y térmicamente en paralelo.
El módulo de enfriamiento termoeléctrico, el dispositivo Peltier y los módulos TEC pueden considerarse como un tipo de bomba de energía térmica de estado sólido y, debido a su peso, tamaño y velocidad de reacción reales, son muy adecuados para usarse como parte del enfriamiento incorporado. sistemas (debido a la limitación de espacio).Con ventajas como funcionamiento silencioso, resistencia a golpes, mayor vida útil y fácil mantenimiento, el moderno módulo de enfriamiento termoeléctrico, el dispositivo Peltier y los módulos TEC tienen una amplia gama de aplicaciones en los campos de equipos militares, aviación, aeroespacial, tratamiento médico y epidemias. prevención, aparatos experimentales, productos de consumo (refrigerador de agua, refrigerador de automóvil, refrigerador de hotel, refrigerador de vino, mini refrigerador personal, almohadilla para dormir fría y caliente, etc.).
Hoy en día, debido a su bajo peso, pequeño tamaño o capacidad y bajo costo, el enfriamiento termoeléctrico se usa ampliamente en equipos médicos, farmacéuticos, aviación, aeroespacial, militar, sistemas de espectrocopia y productos comerciales (como dispensadores de agua fría y caliente, refrigeradores portátiles, refrigerador de coche, etc.)
| Parámetros | |
| I | Corriente de funcionamiento al módulo TEC (en amperios) |
| Imáximo | Corriente de funcionamiento que marca la máxima diferencia de temperatura △Tmáximo(en amperios) |
| Qc | Cantidad de calor que se puede absorber en la cara lateral fría del TEC (en vatios) |
| Qmáximo | Máxima cantidad de calor que se puede absorber en el lado frío.Esto ocurre en I = Imáximoy cuando Delta T = 0. (en Watts) |
| Tcaliente | Temperatura de la cara lateral caliente cuando el módulo TEC está funcionando (en °C) |
| Tfrío | Temperatura de la cara lateral fría cuando el módulo TEC está funcionando (en °C) |
| △T | Diferencia de temperatura entre el lado caliente (Th) y el lado frío (Tc).delta t = th-Tc(en °C) |
| △Tmáximo | Diferencia máxima de temperatura que un módulo TEC puede lograr entre el lado caliente (Th) y el lado frío (Tc).Esto ocurre (capacidad máxima de enfriamiento) en I = Imáximoy qc= 0. (en °C) |
| Umáximo | Alimentación de tensión en I = Imáximo(en voltios) |
| ε | Eficiencia de refrigeración del módulo TEC (%) |
| α | Coeficiente de Seebeck del material termoeléctrico (V/°C) |
| σ | Coeficiente eléctrico del material termoeléctrico (1/cm·ohm) |
| κ | Termoconductividad del material termoeléctrico (W/CM·°C) |
| N | Número de elemento termoeléctrico |
| Iεmáximo | Corriente conectada cuando la temperatura del lado caliente y del lado viejo del módulo TEC es un valor específico y es necesario obtener la eficiencia máxima (en amperios) |
Introducción de fórmulas de aplicación al módulo TEC.
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(Th- T.C) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [ IL /σS +α(Th- T.C)]
ε = Qc/interfaz de usuario
Qh=Qc+ UI
△Tmáximo=Th+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Imáximo =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεmáximo =ασS (Th- T.C) / L (√1+0.5σα²(546+ Th- T.C)/ k-1)
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