چگونه بهترین را انتخاب کنیمTEC? بیایید ابتدا نگاهی به مدل و فرمول محاسبه TEC با آن بیاندازیم X شایسته.
تصویر بالا یک جفت ترموکوپل را نشان می دهد. ابتدا مفاهیم هر پارامتر را در تصویر زیر معرفی می کنیم که بعداً در معادلات ریاضی استفاده می شود.
دو تا از اساسی ترین معادلات زیر هستند: بار Qc و محاسبه ولتاژ
1، Qc = 2 * N * [S * I * * * * - 1/2 I ^ 2 * R * A/L L/A - K * * (Th - Tc)]
2. V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]
در اولین فرمول محاسبه Qc، عبارت اول: S *I * Tc نشان دهنده اثر خنک کنندگی پلتیه است و عبارت دوم، 1/2*I^2*R*L/A، اثر گرمای ژول را نشان می دهد که هنگام عبور جریان از یک مقاومت ایجاد می شود. گرمای ژول در سراسر قطعه توزیع می شود، بنابراین نیمی از گرما به سمت سرد و نیمی دیگر به سمت گرم جریان می یابد. آخرین عبارت K*A/L*(Th-Tc)، نشان دهنده اثر فوریه است، یعنی گرما از دمای بالا به دمای پایین هدایت می شود. بنابراین اثر خنک کنندگی پلتیر به دلیل تلفات ناشی از مقاومت و هدایت حرارتی تضعیف خواهد شد.
برای ولتاژ، اولین عبارت S*(Th-Tc) نشان دهنده ولتاژ Seebeck است. عبارت دوم I*R*L/A نشان دهنده ولتاژ مربوط به قانون اهم است.
پس از یک مشتق بسیار پیچیده، ریاضیات پیشرفته تقریباً فراموش شده است، بنابراین فرآیند اشتقاق در اینجا حذف شده است. نتیجه مهم ترین است. سپس دو فرمول که در انتخاب TEC بسیار مهم هستند به دست می آید:
3. Qmax=Qc/(1-Dt/Dtmax
4. COP(ضریب عملکرد)=Qc/Qtec
الزامات اصلی برای انتخاب TEC: بار Qc، دمای عملیاتی Tc، دمای انتهای داغ Th، Dt=Th-Tc. به عنوان مثال: Qc=1.5W، Dt=50K، Qmax=1.5(1-50/70)=5.25W. آیا این Qmax 5.25W راه حل بهینه است؟ خیر، 5.25 کوچکترین Qmax در این برنامه است. Qmax لزوماً بزرگتر نیست بهتر است. اگر بزرگتر باشد، تعداد جفت های PN بیشتر می شود و انرژی مصرفی خود بیشتر خواهد بود. نحوه محاسبه این Qmax بهینه بسیار پیچیده است و به مهندسین طراحی حرارتی بسیار حرفه ای نیاز دارد.
همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، ما سه گروه TEC، Qmax متفاوت، اما محیط برنامه یکسان را انتخاب کرده ایم. COP TEC# 1 کمترین است، در حالی که Qmax آن بزرگترین است.
برای جمع بندی:
1. TEC با بالاترین قدرت لزوما مناسب ترین نیست. این بستگی به برنامه خاص دارد.
2. برای یک کاربرد با نیازهای بار و اختلاف دما مشخص، قطعاً می توان با محاسبه COP به یک راه حل بهینه دست یافت.
3. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، هر TEC دارای یک محدوده بار بهینه (بالاترین مقدار COP) در هنگام تعیین Dt است.
