Una Introduzione à u Modulu di Raffreddamentu Termoelettricu
A tecnulugia termoelettrica hè una tecnica attiva di gestione termica basata annantu à l'effettu Peltier. Hè stata scuperta da JCA Peltier in u 1834, stu fenomenu implica u riscaldamentu o u raffreddamentu di a giunzione di dui materiali termoelettrici (bismutu è telluridu) facendu passà a corrente à traversu a giunzione. Durante u funziunamentu, a corrente cuntinua scorre à traversu u modulu TEC, pruvucendu u trasferimentu di calore da un latu à l'altru. Creendu un latu fretu è un latu caldu. Se a direzzione di a corrente hè invertita, i lati freti è caldi sò cambiati. A so putenza di raffreddamentu pò ancu esse aghjustata cambiendu a so corrente di funziunamentu. Un tipicu raffreddatore à un stadiu unicu (Figura 1) hè custituitu da duie piastre ceramiche cù materiale semiconduttore di tipu p è n (bismutu, telluridu) trà e piastre ceramiche. L'elementi di materiale semiconduttore sò cunnessi elettricamente in serie è termicamente in parallelu.
U modulu di raffreddamentu termoelettricu, u dispusitivu Peltier, i moduli TEC ponu esse cunsiderati cum'è un tipu di pompa d'energia termica à statu solidu, è per via di u so pesu reale, di a so dimensione è di a so velocità di reazione, hè assai adattatu per esse adupratu cum'è parte di i sistemi di raffreddamentu integrati (per via di a limitazione di u spaziu). Cù vantaghji cum'è u funziunamentu silenziu, a resistenza à i colpi, a resistenza à i colpi, una vita utile più longa è una manutenzione faciule, u modulu di raffreddamentu termoelettricu mudernu, u dispusitivu Peltier, i moduli TEC anu una vasta gamma d'applicazione in i campi di l'equipaggiamenti militari, l'aviazione, l'aerospaziale, u trattamentu medicu, a prevenzione di l'epidemie, l'apparecchi sperimentali, i prudutti di cunsumu (refrigeratore d'acqua, refrigeratore per auto, frigorifero d'hotel, refrigeratore di vinu, mini refrigeratore persunale, cuscinettu per dorme frescu è caldu, ecc.).
Oghje, per via di u so pesu ridottu, di a so piccula dimensione o di a so capacità è di u so bassu costu, u raffreddamentu termoelettricu hè largamente utilizatu in l'equipaggiu medicale, farmaceuticu, l'aviazione, l'aerospaziale, u militare, i sistemi di spettrocopia è i prudutti cummerciali (cum'è i distributori d'acqua calda è fredda, i frigoriferi portatili, i refrigeratori di vittura è cusì).
| Parametri | |
| I | Corrente di funziunamentu à u modulu TEC (in Ampere) |
| Imassimu | Corrente di funziunamentu chì face a differenza massima di temperatura △Tmassimu(in Ampere) |
| Qc | Quantità di calore chì pò esse assorbita da a faccia fredda di u TEC (in Watts) |
| Qmassimu | Quantità massima di calore chì pò esse assorbita da u latu fretu. Questu accade à I = Imassimuè quandu Delta T = 0. (in Watts) |
| Tcaldu | Temperatura di a faccia calda quandu u modulu TEC funziona (in °C) |
| Tfretu | Temperatura di a faccia fredda quandu u modulu TEC funziona (in °C) |
| △T | Differenza di temperatura trà u latu caldu (Th) è u latu fretu (Tc). Delta T = Th-Tc(in °C) |
| △Tmassimu | Differenza massima di temperatura chì un modulu TEC pò ottene trà u latu caldu (Th) è u latu fretu (TcQuestu accade (Capacità massima di raffreddamentu) à I = Imassimuè Qc= 0. (in °C) |
| Umassimu | Alimentazione di tensione à I = Imassimu(in Volt) |
| ε | Efficienza di raffreddamentu di u modulu TEC (%) |
| α | Coefficiente Seebeck di materiale termoelettricu (V/°C) |
| σ | Coefficiente elettricu di u materiale termoelettricu (1/cm·ohm) |
| κ | Termoconduttività di u materiale termoelettricu (W/CM·°C) |
| N | Numeru di l'elementu termoelettricu |
| Iεmassimu | Corrente attaccata quandu a temperatura di u latu caldu è di u latu vechju di u modulu TEC hè un valore specificatu è hè necessariu ottene l'efficienza massima (in Ampere) |
Introduzione di e formule d'applicazione à u modulu TEC
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(Th- Tc) ]
△T= [Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + Iα]
U = 2 N [IL /σS +α(Th- Tc)]
ε = Qc/UI
Qh= Qc + IU
△Tmassimu= Th+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Imassimu =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεmassimu =ασS (Th- Tc) / L (√1+0.5σα²(546 + Th- Tc)/ κ-1)
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