rukav22.ru
Термоэлектрический способ охлаждения — это инновационная технология, которая использует эффект Пельтье для создания охлаждения. Этот метод стал популярным в последние годы из-за своей эффективности и компактности.
У основы этой технологии лежит принцип термоэлектрического эффекта, который был открыт французским физиком Жаном Шарлем Анри Пельтье в 1834 году. Суть этого эффекта заключается в том, что при течении электрического тока через два различных металла или полупроводниковый материал, находящихся в контакте друг с другом, одна сторона нагревается, а другая сторона охлаждается.
Основными компонентами термоэлектрического охлаждения являются термоэлектрический модуль и электрическая энергия. Термоэлектрический модуль состоит из полупроводниковых материалов и электрических соединений. Когда через него пропускается электрический ток, происходит неравномерное нагревание и охлаждение полупроводников, что вызывает перенос тепла.
Что такое термоэлектрический способ охлаждения
Идея термоэлектрического охлаждения заключается в использовании эффекта Пельтье – явления, которое проявляется при прохождении тока через соединение двух различных полупроводниковых материалов. При этом одна сторона соединения нагревается, а другая сторона охлаждается в результате абсорбции и выделения тепла соответственно.
Принцип действия термоэлектрического способа охлаждения основан на использовании необратимого эффекта, связанного с преобразованием тепловой энергии в электрическую и наоборот. Термоэлектрический модуль, состоящий из термоэлектриков, способен создавать разницу в температуре на его поверхности, обеспечивая охлаждение в одном месте и нагрев в другом.
В основе работы термоэлектрической системы лежит модуль Пельтье, который состоит из двух полупроводниковых пластин, присоединенных к электродам. Ток, проходящий через электроды, создает разницу температур на пластинах за счет термоэлектрического эффекта. С использованием хладагента, такого как вода или воздух, охлажденный источник тепла может быть эффективно охлажден или нагрет.
| Преимущества термоэлектрического охлаждения: | Недостатки термоэлектрического охлаждения: |
|---|---|
| • Высокий коэффициент охлаждения; | • Ограниченная эффективность в сравнении с другими методами охлаждения; |
| • Широкий диапазон рабочих температур; | • Ограниченная мощность; |
| • Нет движущихся частей, что устраняет шум и вибрацию; | • Высокая стоимость модулей и систем; |
| • Малые габариты и компактность; | • Возможность образования конденсата на поверхности модуля. |
Термоэлектрический способ охлаждения применяется в различных областях, включая электронику, медицину, авиацию и многие другие. Он предлагает эффективное и экологически чистое решение для охлаждения и нагрева, имеет много преимуществ, но также имеет ограничения и недостатки, которые требуют учета при его применении.
Основные принципы работы термоэлектрического способа охлаждения
Термоэлектрический способ охлаждения основан на явлении, известном как термоэлектрический эффект или эффект Пельтье. Этот эффект возникает при прохождении электрического тока через два различных типа полупроводников, соединенных между собой. В результате, одна сторона соединения охлаждается, а другая сторона нагревается.
Принцип работы термоэлектрического способа охлаждения базируется на взаимосвязи температуры и электропотенциала. Он основан на явлении термоэлектрического эффекта, который состоит в том, что когда электрический ток пропускается через соединение двух полупроводников, в котором имеется градиент температур, возникает разность потенциалов между соединительными терминалами.
Конструктивно, термоэлектрический охладитель состоит из материалов с разными свойствами проводимости — полупроводникового материала типа N и P. Такая структура образует пару п- и n-проводников, устройство называют термоэлементом. Подача постоянного электрического тока через эту пару приводит к образованию паразитных тепловых потерь: одна сторона нагревается, а другая охлаждается.
Термоэлектрические охладители находят широкое применение в различных сферах, начиная от электроники и медицинского оборудования до автомобильного и промышленного сектора. Их преимущества включают отсутствие движущихся частей, низкое энергопотребление и компактные размеры. Они могут быть использованы для охлаждения электронных компонентов, поддержания требуемой температуры в автомобилях или в холодильных устройствах, а также в процессах прецизионного охлаждения.
Принцип термоэлектрического явления
Термоэлектрическое явление основано на принципе термопары, который обусловлен термоэлектрическим эффектом.
Термоэлектрический эффект – это возникновение электрического тока в термопаре при наличии разности температур между двумя контактными точками.
Основными принципами термоэлектрического явления являются эффекты самоэлектронной и самогальванической сварки, а также эффекты зеебека и пельтье.
Самоэлектронная сварка осуществляется при пропускании электрического тока через две проволоки разных материалов при разности температур.
Самогальваническая сварка происходит при пропускании электрического тока через контактные точки двух материалов при разности температур.
Эффект зеебека проявляется в возникновении электродвижущей силы (ЭДС) в термопаре из-за наличия разности температур между контактными точками.
Эффект пельтье применяется в термоэлектрических способах охлаждения и нагрева, основанных на использовании материалов с термоэлектрическими свойствами.