什么是珀耳帖细胞及其工作原理
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珀耳帖单元在工业的不同领域中广泛用于制冷工作,因为与更传统的冷却系统相比,该系统具有多个优势。 在本文中,我们解释了什么是Peliter细胞及其工作方式 。
什么是珀耳帖单元
珀尔帖热电冷却器,加热器或热泵是固态主动式热泵,它根据电流的方向,利用电能将热量从设备的一侧传递到另一侧 。 这样的仪器也称为珀耳帖单元,珀耳帖热泵,固态冷却器或热电冷却器(TEC) 。 珀耳帖电池可用于加热或冷却,尽管实际上主要应用是冷却。 它也可以用作加热或冷却的温度控制器。
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热电冷却利用珀尔帖效应在两种不同类型的材料的接合点之间产生热通量 。 与蒸气压缩制冷相比,该技术在制冷方面的应用要少得多。 与蒸气压缩式制冷机相比,珀耳帖制冷机的主要优势在于它没有活动部件或循环液体,使用寿命长,不易泄漏,尺寸小且形状灵活。 它的主要缺点是成本高和能源效率差 。 许多研究人员和公司都在尝试开发廉价且高效的Peltier冰箱。
珀耳帖(Peltier)冷却器也可以用作热电发电机 。 当用作冷却器时,在设备上施加电压,结果,两侧之间将产生温差。 当用作发电机时, 设备的一侧被加热到比另一侧更高的温度,结果,两侧之间将产生电压差 (塞贝克效应)。 但是,由于不同的设计和包装要求,设计良好的珀耳帖冷却器将是普通的热电发电机,反之亦然。
珀耳帖单元的工作原理及其优势
热电冷却器通过珀尔帖效应(也通过更广为人知的热电效应而闻名)运行。 该设备有两个侧面,当直流电流流过该设备时,它会将热量从一侧传递到另一侧,以便一侧冷却而另一侧加热 。 “热”侧连接到散热器,以使其保持在室温,而冷侧降至低于室温。 在某些应用中,可以将多个冷却器级联以降低温度。
使用两种独特的半导体来制造它们,一种是n型,一种是p型,因为它们需要具有不同的电子密度 。 将半导体彼此热并联并串联电放置,然后在每侧上贴上一个导热板。 当将电压施加到两个半导体的自由端时,有直流电流流经半导体的结,从而导致温度差 。 带有冷却板的一侧吸收热量,然后将其移动到散热器所在设备的另一侧。 热电冷却器通常在两个陶瓷板之间彼此相邻连接。 整个单元的冷却能力与其中的TEC数量成正比。 单级TEC通常在其热侧和冷侧之间会产生70°C的最大温差 。 使用TEC移动的热量越多,效率就越低,因为您需要消散移动的热量和由您自己的功耗产生的热量。 可以吸收的热量与电流和时间成正比。
使用TEC的一些好处是:
- 无需运动部件,因此无需频繁维护无需氯氟烃(CFC)可以将温度控制保持在几分之一度内。 特别是它们的尺寸非常小,可以在比传统制冷更小或更恶劣的环境中使用,使用寿命长,平均两次故障间隔时间(MTBF)超过100, 000小时,可通过更改输入电压/流
使用TEC的一些缺点是:
- 仅能散发有限的热通量,回到低热通量的应用,就性能系数而言,效率不如蒸汽压缩系统(见下文)
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