مقدمة عن وحدة التبريد الكهروحرارية
تُعدّ تقنية التبريد الكهروحراري أسلوبًا فعالًا لإدارة الحرارة يعتمد على تأثير بلتييه. اكتشفها جيه سي إيه بلتييه عام 1834، وتتضمن هذه الظاهرة تسخين أو تبريد وصلة مادتين كهروحراريتين (البزموت والتيلوريد) بتمرير تيار كهربائي عبرها. أثناء التشغيل، يمر تيار مباشر عبر وحدة التبريد الكهروحراري، مما يؤدي إلى انتقال الحرارة من جانب إلى آخر، مُكوّنًا جانبًا باردًا وآخر ساخنًا. عند عكس اتجاه التيار، ينعكس وضع الجانبين. كما يُمكن تعديل قدرة التبريد بتغيير تيار التشغيل. يتكون مُبرّد نموذجي أحادي المرحلة (الشكل 1) من لوحين خزفيين بينهما مادتان شبه موصلتان من النوعين p و n (البزموت والتيلوريد). تُوصل عناصر المادة شبه الموصلة كهربائيًا على التوالي وحراريًا على التوازي.
يمكن اعتبار وحدات التبريد الكهروحرارية، أو أجهزة بلتييه، أو وحدات TEC، نوعًا من مضخات الطاقة الحرارية الصلبة، ونظرًا لوزنها وحجمها وسرعة تفاعلها، فهي مناسبة جدًا للاستخدام كجزء من أنظمة التبريد الداخلية (بسبب محدودية المساحة). تتميز وحدات التبريد الكهروحرارية الحديثة، أو أجهزة بلتييه، أو وحدات TEC، بمزايا مثل التشغيل الهادئ، ومقاومة الكسر والصدمات، وعمرها التشغيلي الطويل، وسهولة صيانتها، ولها تطبيقات واسعة في مجالات المعدات العسكرية، والطيران، والفضاء، والعلاج الطبي، والوقاية من الأوبئة، والأجهزة التجريبية، والمنتجات الاستهلاكية (مبردات المياه، ومبردات السيارات، وثلاجات الفنادق، ومبردات النبيذ، والمبردات الشخصية الصغيرة، ووسائد النوم المبردة والمدفئة، وغيرها).
اليوم، وبسبب وزنها الخفيف وحجمها الصغير أو سعتها المنخفضة وتكلفتها المنخفضة، يستخدم التبريد الكهروحراري على نطاق واسع في المعدات الطبية والصيدلانية والطيران والفضاء والجيش وأنظمة التحليل الطيفي والمنتجات التجارية (مثل موزعات المياه الساخنة والباردة والثلاجات المحمولة ومبردات السيارات وما إلى ذلك).
| حدود | |
| I | التيار التشغيلي لوحدة التبريد الحراري الكهربائي (بالأمبير) |
| Iالأعلى | تيار التشغيل الذي يُحدث أقصى فرق في درجة الحرارة △Tالأعلى(بالأمبير) |
| Qc | كمية الحرارة التي يمكن امتصاصها على الجانب البارد من وحدة التبريد الحراري الكهربائي (بالواط) |
| Qالأعلى | أقصى كمية من الحرارة التي يمكن امتصاصها على الجانب البارد. يحدث هذا عند I = Iالأعلىوعندما تكون قيمة دلتا تي تساوي صفرًا (بالواط). |
| Tحار | درجة حرارة السطح الجانبي الساخن عند تشغيل وحدة التبريد الحراري الكهربائي (بالدرجة المئوية) |
| Tبارد | درجة حرارة الجانب البارد عند تشغيل وحدة التبريد الحراري الكهربائي (بالدرجة المئوية) |
| △T | الفرق في درجة الحرارة بين الجانب الساخن (Th) والجانب البارد (Tc). دلتا تي = تيh-Tc(بالدرجة المئوية) |
| △Tالأعلى | أقصى فرق في درجة الحرارة يمكن أن تحققه وحدة التبريد الكهروحراري بين الجانب الساخن (Th) والجانب البارد (Tcيحدث هذا (أقصى قدرة تبريد) عند I = Iالأعلىو Qc= 0. (بالدرجة المئوية) |
| Uالأعلى | مصدر الجهد عند I = Iالأعلى(بالفولت) |
| ε | كفاءة تبريد وحدة التبريد الكهروحرارية (%) |
| α | معامل سيبك للمواد الكهروحرارية (فولت/درجة مئوية) |
| σ | معامل التوصيل الكهربائي للمواد الكهروحرارية (1/سم·أوم) |
| κ | الموصلية الحرارية للمواد الكهروحرارية (واط/سم·°م) |
| N | عدد العناصر الكهروحرارية |
| Iεالأعلى | التيار المتصل عندما تكون درجة حرارة الجانب الساخن والجانب القديم لوحدة TEC قيمة محددة ويتطلب الحصول على أقصى كفاءة (بالأمبير). |
إدخال صيغ التطبيق إلى وحدة TEC
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(Tح- تيج) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [ IL /σS +α(Tح- تيج)]
ε = Qcواجهة المستخدم
Qح= Qج + جامعة إنديانا
△Tالأعلى= Tح+ 273 + κ/σα² س [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Iالحد الأقصى =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεالحد الأقصى =ασS (Tح- تيج) / L (√1+0.5σα²(546+ Tح- تيج)/ κ-1)
المنتجات ذات الصلة
المنتجات الأكثر مبيعاً
- مدونة ذات صلة
- التقييمات
-
بريد إلكتروني
-
هاتف
-
قمة
