热电偶是热元件的最小部分,由两个塞贝克系数不同的电导体组成,以产生可能的最大热电电压。通常使用半导体块,并在末端用铜连接。迄今为止,n和p掺杂的碲化铋是环境温度应用中最合适的材料(图1)。
图1所示。热电偶
珀耳帖元件
Peltier元件是一种热电元件,能够根据电流方向将热量从设备的一端泵到另一端。一种先进的Peltier元件包括几个热电偶,这些热电偶通过串联的铜桥电连接(图2)。由氧化铝制成的陶瓷板用于热连接铜桥。然而,铜桥是电分离彼此。
图2。珀耳帖元件
珀尔帖模块
热耦合散热器和Peltier元件是Peltier模块的组成部分(图3)。施加在泵上的电能在Peltier元件中不可逆地转化为热量,需要有效的散热。此外,产生的热量是可逆泵的帕尔蒂尔元件从一边到另一边基于当前的流动方向。这导致一边吸收热量,但吸收的热量远远低于另一边释放的热量。因此,传热必须发生在珀尔蒂尔元件的每一侧的大型散热器线。在强大的风扇的帮助下,加热或冷却的空气被转移。
图3。珀尔帖模块
控制Peltier系统
脉冲涉及通过高频电流脉冲的长度的平均电流的控制宽度调制被用来控制珀耳帖元件。另一种常用的方法是电压调节。然而,通断控制的简单推荐由于由珀耳帖元件上的重负载减少部件寿命的可能性。珀耳帖模块可以通过反转电流方向,但在此之前均衡所述温度在珀耳帖元件将暴露的珀耳帖元件来巨大的热应力反转极性来调节。
优势与珀尔帖系统的缺点
以下是珀耳帖元件的优点是:
- 高度可靠,耐用,并需要更少的维护,因为它们不包含易磨损的移动部件
- 振动、无噪音运行
- 轻量级和更小的占用空间
- 低制造成本
- 没有消耗臭氧或易燃制冷剂
- 消除了由冷凝器组件,压缩机,蒸发器大,并且电感器的整个冷却系统
- Peltier元件无需维护,在发生故障时易于更换
- 的冷却效果精确计量时相比传统的压缩机中,由于采用了先进的控制技术
- 通过反转极性,可以反转系统功能
以下是Peltier元素的缺点:
- 冷热双方都非常接近对方,冒充往返于模块高效传热是一个挑战;与歌迷大散热片用于此目的。
- Peltier模块的性能取决于所需的温差。需要复杂的多级元件来实现更大的温差。
- 在珀耳帖元件,电流的行为在冷却循环的制冷剂和它的流动影响泵送能力。因此,泵送能力需要以补偿功率的损失,由于不可逆转换的电流成焦耳热和冷侧之前的净冷却能力的结果所得到的热损失。因此,有必要为接受的热量泵送用于珀耳帖系统功率损耗容量的倍数。
- 相反,在压缩机系统中,冷却能力比需要投入的工作高出大约两倍。
Peltier技术的应用领域
热电冷却技术是在需要低级冷却,并且其中能量效率不优先,或使用压缩机不是由于可行它们的尺寸的区域施加。基于珀尔帖冷却器是理想的露营者或汽车的饮料和食品,由于其便携性的有效冷却和直接插入一个12V电气系统选项。
用于复制DNA序列的热循环器采用Peltier温度控制,快速连续实现聚合酶链反应的三个不同的反应温度。由于其体积小,佩尔蒂尔元件可用于冷却闪烁体,以降低光电二极管的噪声。与压缩机的操作依赖于其位置不同,Peltier模块用于制造电池驱动的移动设备,如折射计、流变计、粘度计和密度计。
由于热量通过珀尔帖元件的散热量超过的量,它们可泵,它们可用于冷却计算机处理器到低于环境温度的温度。多级珀耳帖模块在露点湿度计镜和IR传感器使用时,由于他们的创建超过100K的温度差的能力。珀耳帖技术也适用于加热和所涉及的检测颗粒的诸如正电子,电子和α辐射扩散云室冷却。欧洲杯猜球平台
Peltier技术也用于在环境温度(15 - 30°C)或周围孵育,或在涉及热输入的区域,消除了压缩机系统的技术复杂性和缺点。
结论
Peltier技术为不需要最大能效或冷却功率的特殊应用铺平了道路。它是可扩展的和位置独立的,便于微型或便携式系统的开发。在Peltier模块的帮助下,冷却能力可以精确测量,在较低的温度梯度下提供有效的温度控制。然而,Peltier技术的低效率使得它在家用冰箱和冰柜等应用中不如压缩机。
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