Термоэлектрического типа
В настоящее время различают три основных вида холодильников: абсорбционные, компрессионные и термоэлектрические холодильники. Последний вид очень часто используется в переносных холодильниках.
Плюсы термоэлектрических холодильников
Термоэлектрические холодильники отличаются наиболее низким уровнем шума в рабочем режиме, так как в них нет движущихся и трясущихся частей. Именно поэтому их с успехом применяют в палатах больничных учреждений или размещают в спальных комнатах при отсутствии свободного пространства в коридоре или кухне. Потребление электроэнергии данными холодильниками из расчета на один литр охлаждаемого объема намного ниже, чем у компрессорных или абсорбционных. Кроме того, ремонт холодильников этого типа требуется сравнительно редко, так как они довольно надёжны. Термоэлектрические холодильники очень часто используются как автомобильные, так как не боятся вибрации и тряски, могут эксплуатироваться как в обычном положении, так и в перевёрнутом.
Принцип работы холодильников данного типа
Принцип работы термоэлектрического охлаждения заключается в выкачивании тепловой энергии из изолированной от внешней среды камеры холодильника для того, чтобы понизить температуру в этой камере относительно температуры окружающей среды. В основе этого процесса охлаждения находится так называемый эффект «Пелтье» (выкачивание тепла электричеством из холодильника). Эффект «Пелтье» получил своё название от французского ученого, открывшего этот эффект в 1834 году. Рассматриваемые холодильники имеют термоэлектрические модули, которые конструируются из рядов крошечных металлических кубов, состоящих из несходных редких металлов, соединенных электричеством и физически хранящихся вместе. Во время прохождения электрическим током пересечения кубов, тепло переходит из исходного металла в новый. Твердое состояние термоэлектрических модулей холодильника способно перенести немалое количество тепла, при условии нахождения подсоединенного к тепловому поглощению средства на одной стороне, а растрачивающего тепло средства — на другой. Большая алюминиевая холодная пластина холодильника стабилизирует поглощенное тепло из лежащих внутри продуктов или напитков, а термоэлектрические модули производят его перемещение в рассеивающий тепло стабилизатор, который находится под контрольной панелью холодильника. В этом месте маленький вентилятор способствует рассеиванию тепла из холодильника по воздуху.
Советы по эксплуатации
Коэффициент полезного действия такого охлаждения составляет всего шестнадцать-семнадцать процентов, поэтому термоэлектрические холодильники охлаждают своё содержимое чрезвычайно медленно. Можно даже сказать, что основная задача данного прибора сохранять продукты холодными, а не охлаждать, только, в отличии от изотермических контейнеров, время хранения не ограничено, так как прибор «подпитывается» энергией.
Перед началом использования термоэлектрического холодильника необходимо не только охладить все напитки и продукт, но и дать время охладиться пустой холодильной камере. Многие модели этих устройств могут работать в двух режимах – подогрев и охлаждение. Именно возможность функционирования в режиме подогрева является главным преимуществом термоэлектрического холодильника перед компрессорным и абсорбционным.
Понимая принципы работы холодильников, можно подобрать подходящую модель с нужным набором характеристик самостоятельно, не опасаясь неправильного выбора.
Термоэлектрическое охлаждение и холодильники термоэлектрического типа
Термоэлектрическое охлаждение использует электрическую энергию для создания разницы температур между двумя типами материалов. В основе термоэлектрического охлаждения лежит термоэлектрический эффект. Он также используется в термоэлектрических нагревателях и генераторах.
Термоэлектрическое охлаждение (основанное на эффекте Пельтье) в настоящее время является доминирующей технологией твердотельного охлаждения, и оно может охлаждать от комнатной температуры до примерно 170 К (-103,1 °C). Такие системы охлаждения используются в авиации, космических исследованиях и военных проектах, то есть везде, где важны высокая эффективность, надежность и низкие требования к обслуживанию.
Термоэлектрический охлажадющий модуль
Как работают термоэлектрические устройства
Эффекты Зеебека и Пельтье представляют собой взаимные корреляции между электричеством и теплом, переносимыми электронами в твердых телах. Когда коэффициент Зеебека и электропроводность велики в материале, такой материал может преобразовывать электрическую энергию в тепло и наоборот. Это схематически показано на рисунке ниже.
Стержень из материала, находящегося под действием градиента температуры, создает на образце термоэлектрическое напряжение
где dT – разность температур между краями образца, а S – коэффициент Зеебека.
Если напряжение U достаточно велико, стержень работает как гальваническая батарея и вырабатывает электрическую энергию при внешней нагрузке, подключенной к стержню.
В этой ситуации термоЭДС соответствует напряжению холостого хода батареи, а сопротивление стержня соответствует внутреннему сопротивлению батареи. Такой материал называется термоэлектрическим материалом, а устройство, изготовленное из него, называется термоэлектрическим устройством.
Коэффициент Зеебека характеризует эффективность этих материалов как отношение электрического потенциала к градиенту температуры.
На самом деле устройство на рисунке представляет собой упрощенную картину термоэлектрического устройства. Поскольку токоподвод обычно является хорошим проводником тепла, тепло, приложенное к левому краю, будет проходить через вывод и не будет создавать достаточную разницу температур. Чтобы избежать этого, следует сделать пару стержней.
Такая структура представляет собой не что иное, как термопару, и тепло, приложенное к соединению, теперь проходит через пару термоэлектрических ветвей. В этом отношении термоэлектрическое устройство представляет собой термоэлектрический преобразователь (термопару), способную генерировать электрическую энергию.
Два проводника, соединенные металлической перемычкой, образуют ножки. термопары, которую можно использовать для термоэлектрических применений.
Очевидно, что пара должна быть парой материалов n- и p-типа, чтобы максимизировать термоэлектрическое напряжение. Еще одно требование заключается в том, чтобы теплопроводность была как можно ниже, чтобы максимизировать разницу температур.
Термопарные спаи играют полезную роль как в качестве контактных датчиков температуры для обработки пластин, так и в качестве эталонов температуры для калибровки датчиков.
Термоэлектрический прибор не только вырабатывает электроэнергию из тепла, но и преобразует электроэнергию в тепло посредством эффекта Пельтье, то есть охлаждает спай внешним током. Это явление известно как термоэлектрическое охлаждение или охлаждение Пельтье.
Коэффициент Пельтье равен коэффициенту Зеебека, умноженному на абсолютную температуру. Таким образом, материалы с большим коэффициентом Зеебека при температуре, близкой к комнатной или ниже комнатной, можно использовать для термоэлектрического охлаждения.
Термоэлектрические твердотельные холодильники
Термоэлектричество было открыто Зеебеком в девятнадцатом веке. Современные же исследования в области термоэлектричества начались в 1930-х годах А. Ф. Иоффе.
Он заметил, что легированные полупроводники являются лучшими термоэлектриками и предложил использовать термоэлектричество для изготовления твердотельных холодильников. Такие холодильники не имели бы движущихся частей и служили бы бесконечно долго.
Предложение Иоффе вызвало бурную деятельность во всем мире. В период 1957–1965 гг. были проведены измерения всех известных полупроводников, полуметаллов и многих сплавов. В то время были открыты лучшие холодильные материалы: теллурид висмута, теллурид свинца и сплавы висмута с сурьмой.
В тот же период была проделана очень хорошая теоретическая работа и построены модели, которые очень хорошо описывали существующие материалы. Однако на практике даже из лучших термоэлектрических материалов производились холодильники с низкой эффективностью.
Изготовление бытовых холодильников из термоэлектриков казалось несбыточной мечтой. Одно эссе того времени удачно подытожило эти начинания под заголовком «Термоэлектричество: прорыв, которого так и не произошло».
Развитие технологий стимулировало поиск лучших материалов для термоэлектрического охлаждения и производства электроэнергии и в наше время интерес к термоэлектрикам возрадился. Инвесторы снова готовы поддержать эту область, чтобы увидеть, может ли современная наука о материалах улучшить результаты 50-летней давности.
На данный момент эталон эффективности систем охлажения — фреоновый компрессор в каждом доме и на производстве. Термоэлектрические твердотельные холодильники имеют примерно треть эффективности фреоновой технологии, поэтому такие холодильники не являются конкурентоспособной технологией для большинства применений.
Основными преимуществами охладителя Пельтье по сравнению с обычным холодильником являются отсутствие в нем движущихся частей или циркулирующей жидкости, очень долгий срок службы, неуязвимость к утечкам, небольшие размеры и гибкая форма.
Термоэлектрическое охлаждение — это чисто электрофизический процесс, не требующий охлаждающей среды. В результате устройство не нужно устанавливать в определенном положении — оно может работать даже в невесомом состоянии. Горизонтально, вертикально, под наклоном или даже вверх ногами.
Благодаря модульной конструкции блоков мощность охлаждения можно масштабировать и увеличивать по мере необходимости. Поэтому, если мощности охлаждения в 100 Вт недостаточно, не нужно отказываться от преимуществ термоэлектрического охлаждения.
Легко интегрируя несколько отдельных блоков рядом друг с другом, можно легко повысить эффективность охлаждения. Единственными движущимися частями этих агрегатов являются два вентилятора для внутренней и внешней циркуляции воздуха. Таким образом, не требующая технического обслуживания эксплуатация этих агрегатов является неоспоримым преимуществом.
Основными недостатками охладителя Пельтье являются высокие затраты на заданную холодопроизводительность и низкая энергоэффективность.
Термоэлектрические охлаждающие устройства занимают нишу на рынке, где надежность важнее эффективности. Небольшие термоэлектрические холодильники используются для охлаждения компьютерных микросхем и инфракрасных детекторов. Четырехступенчатое термоэлектрическое устройство может охлаждать от комнатной температуры до чуть 170 К.
В настоящее время самый большой потребительский рынок приходится на термоэлектрические холодильники для пикника: они подключаются к прикуривателю автомобиля.
Также термоэлектрические стройства также могут использоваться для выработки электроэнергии. Если электрический ток идет в одном направлении, термоэлектрический материал ведет себя как холодильник, а если в другом направлении, он действует как генератор энергии. Благодаря этому свойству холодильники для пикника также можно использовать для разогрева обеда.
Устройство термоэлектрического холодильника
На следующем фото показан холодильник для автомобиля с кружкой на 250 мл внутри. С правой стороны (на фото не видно) находится переключатель, который меняет направление электрического тока на противоположное, благодаря чему устройство может работать как термоэлектрический холодильник либо как термоэлектрический обогреватель. Четыре винта в центре внутренней стенки удерживают модуль Пельтье.
На следующем фото видна внутренняя часть с другой стороны, сняв заднюю крышку (НИКОГДА не снимайте крышку холодильника, пока он подключен к электрической сети!). С правой стороны находится алюминиевый радиатор, а с левой стороны крышки — вентилятор, способствующий передаче тепла за счет принудительной конвекции между окружающей средой и радиатором.
Устройство термоэлектрического охладителя
На рисунке показан традиционный термоэлектрический охладитель. Контакты обеспечиваются припаиванием термоэлектрических блоков к металлическим межсоединениям, обычно медным контактным площадкам, которые непосредственно соединены с керамическими пластинами.
Керамические пластины обеспечивают механическую структуру, низкое термическое сопротивление и плоскую поверхность для сопряжения с пластинами теплопередачи.
Наиболее распространенной керамикой являются Al2O3, AlN и BeO.
Al2O3 является наименее дорогим выбором подложки и имеет достаточную теплопроводность для многих применений. BeO имеет самую высокую теплопроводность этой группы при ~ 220 Вт м -1 К -1 , но менее популярен из-за стоимости.
Имея теплопроводность примерно вдвое меньше, чем у BeO, AlN является наиболее распространенной керамикой для приложений с высоким тепловым потоком. AlN также имеет низкий коэффициент теплового расширения, что является преимуществом, поскольку сжатие и расширение керамических пластин во время термоциклирования в конечном итоге вызывает растрескивание термоэлектрического материала или паяного соединения.
В индустрии термоэлектрического охлаждения используются различные припои. Как правило, эти припои используются в других электронных приложениях и выбираются по схожим причинам, таким как простота изготовления, прочность и пластичность при низких температурах.
Единственным исключением является группа припоев, которые содержат более 90% висмута. Эти припои обладают очень хорошей устойчивостью к термоциклированию и могут наноситься непосредственно на термоэлектрические материалы с приемлемыми результатами.
Чтобы использовать другие припои, как правило, необходимо защитить термоэлектрические материалы металлическим слоем, обычно никелем, для предотвращения взаимодействий.
Как уже говорилось ранее, одно и то же термоэлектрическое устройство может использоваться как для охлаждения, так и для выработки электроэнергии, и в обоих случаях максимальную эффективность определяют только температура и качество материала. Однако в действительности охлаждающее устройство подходит для генерации только в том случае, если разница температур относительно мала, а источник тепла имеет умеренную температуру.
Кулер для воды с модулями Пельтье
Современные материалы для термоэлектрических холодильников
Термоэлектрические материалы для твердотельных устройств без движущихся частей всегда вызывали большой технологический интерес.
Термоэлектрические материалы характеризуются ZT (термоэлектрической эффективностью), т. е. имеют одновременно большой коэффициент Зеебека, высокую проводимость и низкую теплопроводность. Такие требования трудно удовлетворить, потому что эти три параметра являются функциями концентрации носителей, которые нельзя настроить независимо.
Ранние термоэлектрические исследования были сосредоточены на полупроводниках. Тем не менее соединения редкоземельных элементов могут стать новыми термоэлектрическими материалами и в настоящее время они активно исследуются.
Традиционно термоэлектрическое охлаждение в твердом теле осуществляется устройствами на основе охладителей Bi2Te3, которые при комнатной температуре имеют параметр эффективности, близкий к единице. Однако конкурентоспособные термоэлектрики должны иметь значения эффективности значительно выше.
Bi2Te3 широко используются в микроэлектронных и оптоэлектронных устройствах для охлаждения и стабилизации температуры. Поликристаллические сплавы SiGe также используются в качестве термоэлектрических материалов.
В течение последних 30 лет, после очень активного периода 1955–1965 гг., исследования в области термоэлектричества в мире были незначительными. Основная деятельность заключалась в создании источников энергии для космических спутников и станций.
В рамках этой деятельности были разработаны новые термоэлектрические-материалы для производства электроэнергии. Эти материалы хорошо работают при высоких температурах: TAGS, сплавы Si-Ge 18–28, 29–35 и LaCl3.
Недавние исследования обнаружили еще один материал, обладающий хорошими термоэлектрическими свойствами при высоких температурах: скуттерудиты, которые хорошо работают при 700 K. CoAs3, обнаруженный в Скуттеруде, Норвегия, служит прототипом для этого класса материалов.
Несмотря на кубическую форму, кристаллическая структура сложна. На элементарную ячейку приходится 16 или 32 атома, в зависимости от того, как считать. В решетке есть пустые узлы, в которые могут быть вставлены другие атомы.
Это приводит к родственному классу материалов, называемых наполненными скуттерудитами, открытым Джейчко и Брауном. Если атомы в узлах клетки малы и могут вибрировать, теплопроводность значительно снижается.
Эти материалы находятся в стадии активного изучения.
Новые высокотемпературные термоэлектрические материалы хорошо работают при высоких температурах, что привело к постепенному прогрессу в технологии производства электроэнергии с использованием термогенераторов.
Ситуация совершенно иная для охлаждающих материалов при температуре ниже комнатной. На данный момент известны только два достойных материала: теллурид висмута-сурьмы и сплавы висмута-сурьмы. Их недостаточно, чтобы построить все холодильники и охлаждающие устройства, необходимые для техники.
Сегодня невозможно построить термоэлектрический холодильник, охлаждающий от комнатной температуры до температуры перехода сверхпроводника. Самая насущная потребность – найти новые термоэлектрические материалы, работающие при температурах ниже 200 К.
Тем не менее даже при продемонстрированных рабочих температурах и эффективности современное поколение материалов для термоэлектрического охлаждения обладает значительным потенциалом в ряде важных областей науки и техники.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Как устроены и работают термоэлектрические холодильники, их достоинства и недостатки
Термоэлектрический холодильник — охлаждающий прибор, работающий на принципе поглощения тепла в контакте разнородных материалов при прохождении через него тока определенного направления.
Термоэлектрическое охлаждение — понижение (повышение) температур в электрической цепи на основе эффекта Пельтье.
Достоинства термоэлектрических холодильников :
- простота конструкции;
- бесшумность работы ;
- отсутствие движущихся частей и изнашивающихся деталей;
- отсутствие хладоагентов;
- отстувие веществ, вызывающих коррозию;
- практически неогранич енный срок службы;
- невысокая стоимость при массовом производстве;
- экологическая безопасность ;
- высокая экономичность;
- небольшие вес и габариты.
Недостаток термоэлектрических холодильников : необходимость непрерывного электропитания (отключение его приводит к быстрому повышению темп ерату ры в рабочем объеме).
При приложении постоянной разности потенциалов к цепи, состоящей из двух проводников, имеющих разную зонную структуру, в местах контактов выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока) некоторое количество тепла, как следствие перехода носителей заряда из одного проводника в другой, при этом они теряют часть энергии, преодолевая энергетический барьер (происходит охлаждение), либо приносят с собой добавочную потенциальную энергию (переходящую в кинетическую), «скатываясь» с барьера (происходит нагревание).
Термоэлектрическое охлаждение осуществляется с применением полупроводниковых термоэлементов. При непрерывном рассеянии тепла с горячих спаев термоэлементов на холодных их спаях будет стационарно поддерживаться пониженная температура.
С увеличением силы тока температура снижается до тех пор, пока не наступает динамическое равновесие поглощенного тепла Пельтье с потоком тепла, поступающего с горячих спаев вследствие теплопроводности веществ и за счет части тепла, выделяющегося на холодном спае.
Модуль Пельтье для холодильника
Контактирующая пара для достижения наибольшего эффекта охлаждения изготавливается из полупроводников, обладающих разными знаками коэффициентов термоэдс и имеющих максимальную термоэлектрическую эффективность в рабочем интервале температур.
Виды и технические характеристики термоэлементов: Разновидности модулей Пельтье
Полупроводниковый термоэлемент — устройство, непосредственно преобразующее тепловую энергию в электрическую или осуществляющее охлаждение (нагревание). В первом случае разность температур, возникающая на спаях ветвей термоэлемента при пропускании через него теплового потока, вызывает появление в цепи термоэдс, в результате чего на внешней нагрузке выделяется полезная электрическая мощность. Во втором случае электроны и дырки, движущиеся в ветвях термоэлемента под действием приложенной постоянной разности потенциалов, переносят теплоту с одного спая на другой, вызывая, соответственно, охлаждение одного и нагрев другого спая.
Термоэлементы для термоэлектрических холодильников путем последовательного соединения объединяются в термобатарею в виде плоской плиты (при использовании полупроводников в форме прямоугольных параллелепипедов) или цилиндра (при применении полупроводниковых шайб), при этом горячие и холодные спаи оказываются разнесенными в разные стороны.
Радиаторами батареи, забирающими и отдающими тепло, служат пластины (медные, алюминиевые), которыми коммутируются термоэлементы. В других случаях применяются специльные металлические радиаторы, изолированные от термобатареи (термоблока) слюдяными пластинками, покрытыми смесью алюминиевой пудры с силиконовым лаком.
Подлежащий охлаждению предмет иногда припаивается или приклеивается непосредственно на холодный радиатор батареи.
В иных случаях для размещения объекта изготавливается термоизолированная камера в виде двух, вставленных друг в друга, металлических кожухов (из меди, алюминия), пространство между которыми заполняется теплоизоляционным материалом (обычно пенопластом). Для отбора тепла из рабочего объема холодный радиатор соединяется с внутренним кожухом.
Повышение мощности термоэлементов ограничено вредным влиянием переходных сопротивлений, а также резким возрастанием теплового напора на их спаях. Поэтому важное значение в проблеме использования термоэлементов в холодильных установках имеют вопросы рассеивания выделяемого ими тепла.
Отвод «откачанного» из объема и выделенного на батарее тепла от горячих спаев осуществляется путем естественного теплообмена с воздухом (для повышения эффективности радиатор изготавливают ребристым) или испарением циркулирующей воды.
В стационарных термоэлектрических холодильниках предпочтение отдается охлаждению проточной водой. Для отвода тепла может быть использована вторая термоэлектрическая батарея (таким каскадированием достигается более глубокое общее термоэлектрическое охлаждение).
Холодильные термоэлементы (и термобатареи) могут работать либо в режиме максимальной холодопроизводительности (основная задача — охлаждение, количество потребляемой электроэнергии не играет роли) или максимального холодильного коэффициента (т. е. наивыгоднейшего для данной разности температур соотношения между холодопроизводительностью и потребляемой электрической мощностью).
Холодопроизводительность (при заданной разности температур) прямо пропорциональна потребляемой термоэлементом или батареей термоэлементов электрической мощности.
Электрический комплект термоэлектрической системы охлаждения BH Peltier Semiconductor — BHCYD821D0809
Для питания термоэлектрических холодильников используют сильноточные источники небольшого постоянного напряжения. Меняя величину тока через термоэлектрический холодильник, можно легко регулировать температуру на рабочих спаях термобатареи. Изменением направления тока термобатарея превращается в нагреватель. Эти возможности позволили создать полупроводниковые термостаты.
Первые термоэлектрические холодильники были разработаны в 1950-х годах XX века. Они были созданы для использования в астрономии, ядерной физике, электронике, вакуумной технике, метрологии, медицине и во многих других областях науки, техники, сельского хозяйства и быта.
Термоэлектрические холодильники обладают существ енными преимуществами перед другими методами охлаждения. Охлаждение криостатными смесями, обдувом охлажденным воздухом, твердой углекислотой и т. п. технически и эксплуатационно трудно и неудобно , охлаждение водой не всегда достаточно , применение жидкого азота, дросселирование жидкой углекислоты затрудняют контроль темп ерату ры и автоматизацию.
В науке и технике, где часто необходимо охлаждение малых объемов (до нескольких литров), способ термоэлектрического охлаждения (нагревания) во многих случаях оказывается единственно пригодным.
Так, например, для определения типа проводимости образца полупроводника по знаку коэффициента термоэдс используется термозонд, на острие которого через две минуты после включения тока (20 А, 1,4 Вт) устанавливается температура -17°С. А при помощи термоэлектрических микротомов достигается охлаждение до -20° С, что позволяет получать срезы мозговой ткани толщиной 4 — 6 микрон.
Используя обратимость эффекта Пельтье, осуществляют термостабилизацию (изменение полярности приложенного напряжения превращает холодный спай в горячий) при температуре, более низкой, чем окружающая.
Термоэлектрический модуль для 40-литрового настольного холодильника LG Objet (размер 55 x 55 x 4,5 мм). Режим охлаждения без обычного компрессора и хладагента. Холодильник LG Objet может снизить температуру охлаждения до 3°C, в то время как в традиционных небольших холодильниках температура ограничена до 8°C. Температуру можно контролировать с точностью до градуса, что обеспечивает лучшую сохранность продуктов.
В последнее десятилетие стали очень популярны различные переносные устройства (автохолодильники, сумки-холодильники, термобоксы), работающие с помощью термоэлектрического охлаждения. Для использования в автотранспорте и в качестве различных переносных устройств термоэлектрические холодильники наиболее экономичны, а иногда и незаменимы.
В будущем такой способ охлаждения будет широко использоваться в системах кондиционирования воздуха в помещениях, в мощных холодильных машинах, рефрежираторах и т. п.
Переносной термоэлектрический холодильник MOBICOOL Q40 на 40 литров. Он может быть подключен к электрической сети, а также в гнездо прикуривателя автомобиля.
В отличие от термоэлектрического холодильника термоэлектрический генератор — устройство для непосредственного (безмашинного) преобразования тепловой энергии в электрическую.
При прохождении теплового потока через через термоэлемент на нем возникает разность температур, что ведет к появлению термоэдс в ветвях термогенератора, а при замыкании на внешнюю нагрузку — к выделению на ней полезной электрической мощности.
Источниками тепла могут служить специально сжигаемое топливо или тепловые отходы газов, использованных в двигателях, тепловое излучение реакторов, доменных печей, теплоцентралей и др.
Подробнее про термогенераторы и особенности их использования смотрите здесь:
- Молниеотводы — принцип действия, устройство и виды
- Мультиметр или токоизмерительные клещи — что лучше выбрать?
- Как устроен и работает джойстик
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрические приборы и устройства
Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика
Поделитесь этой статьей с друзьями:
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ, устройства, принцип действия которых основан на эффекте Пельтье (см. ПЕЛЬТЬЕ ЭФФЕКТ) , открытом Ж. Пельтье (см. ПЕЛЬТЬЕ Жан Шарль Атаназ) в 1834 г. Явление Пельтье относится к термоэлектрическим явлениям и обратно явлению Зеебека. Заключается в том, что при пропускании постоянного тока через термоэлемент (см. ТЕРМОЭЛЕМЕНТ) , состоящий из двух проводников, в месте их соединения выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока) некоторое количество теплоты.
Термоэлектрический эффект охлаждения при использовании металлических проводников крайне незначителен. Благодаря работам А. Ф. Иоффе (см. ИОФФЕ Абрам Федорович) и его сотрудников, создавших первые устройства, принцип действия которых основан на термоэлектрических явлениях (см. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ) , а также развитию полупроводниковой технологии, были синтезированы новые полупроводниковые материалы, которые позволили применить этот эффект на практике и приступить к серийному выпуску термоэлектрических охлаждающих приборов, с характеристиками, не уступающими другим способам охлаждения.
Принцип действия термоэлектрического охлаждающего устройства заключается в следующем. Изготавливается батарея последовательно соединенных термоэлементов (спаев разнородных полупроводников p- и n-типа), причем один из спаев каждого термоэлемента сообщается с радиатором, предназначенным для отвода тепла, а другой спай сообщается с радиатором, помещаемым на охлаждаемый объект. При прохождении тока через термоэлементы появляется разность температур между их спаями, в результате чего один радиатор нагревается, а другой охлаждается.
В настоящее время холодильные устройства на основе эффекта Пельтье используются в основном в кулерах — охладителях питьевой воды, и в переносных холодильниках, рассчитанных на работу от бортовой электросети автомобилей. Достоинствами термоэлектрических холодильников является их высокая надежность, обусловленная простотой конструкции, способность эффективно работать в условиях значительных ускорений и перегрузок. В отличие от компрессионных и абсорбционных холодильных агрегатов, термоэлементы без усложнения конструкции сохраняют работоспособность при переворачивании, а также в невесомости.
Энциклопедический словарь . 2009 .
- ТЕРМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ
- ТЕРМЫ (в Риме)