Peltier mõju

Peltier mõju - protsess, millega kaasneb välimus temperatuuri vahe kaks eri materjalide sooritades elektrivoolu kaudu. Esmakordselt selgitas akadeemik ja leiutaja Lenz.

aitäh

Me ei saa ignoreerida tänulikkust NSV Teaduste Akadeemia ja akadeemik AF Joffe jaoks suur töö arendamiseks thermoelectricity NSVL ja tuues uurimistulemusi avalikkusele.

kohaldatavus

Peltier mõju jahutamiseks kasutatakse, küte saab midagi õppida läbi Joule-Lenz. Seega nähtus on kasulik:

1. Et luua madalpinge DC ja külmikud. Võimalusega KÜTTEVÕIMSUSE vahetamisel polaarsuse. Läänes on konstrueeritud nii, tee sandvichennitsy. Külma hoiab toote riknemise, polaarsuse võimaldab esitada toote tabeli kuum.
2. Jahutid töötlejad anda olulise panuse üldise mürataseme süsteemi ühik. Kui te asendada need Peltier elemendid, mõnikord täielik puudumine fänn. Ta kohiseb mitte niivõrd keha ilma nii võimas radiaator ja millega usaldusväärne (erinevalt emaplaadi materjali).

Arengu teooria jahutus

Peltier mõju ei äratanud tähelepanu teadlaste, tundus mõttetu. Avati 1834, kogudes tolmu akadeemilised raamatukogud üle saja enne riiulid, mitte terasest olla esimene olulisi tehnilisi lahendusi selles valdkonnas. Näiteks Altenkirch (1911) märkis võimetus kasutada Peltier mõju jahutussüsteemid, arvutamisel aluseks oli puhta metallide, sulamite ja pooljuhtide asemel.

Eksiarvamus järeldusi Saksa teadlane hiljem kinnitas, mida suur roll laboris Teaduste Akadeemia pooljuhid. 1950. aastaks, lõi ta sidus teooria, mis võimaldas veel mitu aastat, et luua esimene electrothermal külmkapis. Suhteliselt väikese tõhususe 20% alandab temperatuuri seade 24 kraadi, mis enamikul juhtudel piisavalt kodumajapidamises. Aastaid hiljem, temperatuuride vahe oli juba 60 kraadi.

Füüsika 50s Peltier element peeti jahuti koos freooni asemel elektronide gaasi. See teostati kooskõlas käesoleva süsteemi kaalumist. Põhinäitajale - külmutamiseks Tõhususe koguste suhe heat ajaühikus sissevoolul jõud, mis on kulutatud. Modern freoon kliimaseadmete ja külmikud joonisel on suurem kui üks. 50-ndatel Peltier 'element oli vaevu 20%.

Mõju seisukohalt termodünaamika

Peltier mõju on kirjeldatud, näidates, kui palju energiat on üle teatud väärtuse elektrivoolu. Väljendades seda aega üksused võimsusega seadmed, mis on määratud põhineb vajaduste külmkapis. Täna populaarne müratud elemendid Peltier jahutite protsessorid. Väike kristall plaadi jahutab ja jahutab radiaatorit jahedam. Peltier element toimib soojuspumba soojus tühjendussektsioon garanteeritud CPU, takistades ülekuumen.

Selles valemis joonisel tähistatud alfa koefitsientide termo emf poolest (koostisosad) elemendi. T - töötemperatuur kelvinites. Iga element esineb tavaliselt pool-Thomson mõju kui praegune voolab läbi dirigent ja piki line on gradient (suunamata erinevust) temperatuurid on lisaks Joule, seista ja muud soojust. Viimane on nime saanud Thomson. Mõnes energia ketis imendub. Seega Thomson mõju on tugev mõju toimimise küttekehad ja külmikud. Aga see on, nagu juba mainitud, külg, lahknemine tegur.

Soojus kantakse Thomson mõju, temperatuuride vahe on võrdeline juhi otsad ja sõltub voolav vool. Nähtus esineb ainult ainete sisaldust väljendunud sõltuvuse soojuspaisumistegur emf temperatuurist. Mõnes arvutused Thomson mõju peetakse null, see on lähedal tõde. Termodünaamilised teooria tagasipöördumise protsess ja valiku soojuse peetakse alates seisukohast kahe soojuse voolamise:

• Soojusvoo, jahutav noppimised ristmikul, millele järgnes kahe paralleelse ulatudes protsessid:

1. Parasiitide soojuse Joule-Lenz. Termodünaamika, võetakse seda pool toodet ruudu voolu vastupanu. Teisel poolel langeb Kuumale ristmikul.
2. Küte soojusvoo riigist sooja osa. Võrdub temperatuuride vahe, korrutades koos kõigi soojusjuhtivus termopaar oksad.

• Kuumas ristmikul on vastupidine protsesse teise etapi (soojust läbi minema Jahutatud osaliselt) ja sarnane esimesele - Joule vabaneb soojus.

Alates sõnastus tähendab, et tõhus lahendus maksimeerida tõhusust isolatsioon on vahel ristmikud. Paar kasutatakse pooljuhtide, mis on suutelised tekitama termilise elektromotoorjõud, elektrivool tuleb ületada tema vastupidavus. Kulutatud energia on võrdeline temperatuuride vahe ja erinevus termiline EMF ainete koefitsientide ja sõltub voolav vool. Kujutavad graafiliselt kõverad ning eristamisel neid selleks, et leida kõige extrema võib saada tingimustes maksimaalse temperatuuride vahe (vahel ruumi ja külmkapis).

Arvud näitavad tulemused, võttes tuletis operatsiooni kus arvutatakse optimaalse voolud takistuspiirid R ja termopaar limiidi jahutus- efekti. Nendest valemid järeldub, et ideaalne masin juhtub siis, kui:

• Juhtivus sama termopaar materjali.
• Soojusjuhtivus sama termopaar materjali.
• Soojuspaisumistegurite elektromotoorjõud võrdsed, kuid vastupidise märgiga.
• Ristlõiked ja pikkused oksad sama termopaar.

Et mõista neid tingimusi praktikas raske. Sel juhul piiravaks teguriks on suhe külmutusagensi temperatuur külma ristmiku temperatuurivahe. Meenuta, et see on täiuslik kirjeldus masin, tegelikult veel kättesaamatu.

Kuidas optimeerida jahuti Peltier

Arvud on graafikud muutujad mõjutavad efektiivsust Peltier elemendid. Esiteks on ilmne - termo-emj koefitsiendi kipub nulli suurenevate kandjat kontsentratsiooni. See tuletab meelde, et metall ei peeta parim materjal tootmiseks termopaari. Soojusjuhtivus, vastupidi, suurendab. Termodünaamika, usutakse, et see koosneb kahest komponendist:

1. kristallvõre soojusjuhtivus.
2. Elektrooniline soojusjuhtivus. Ütles komponent arusaadavatel põhjustel ei sõltu kontsentratsioonist vaba laengukandjate ja põhjustab kasvu kõver esitatakse graafikul. Soojusjuhtivus kristallvõre jääb praktiliselt konstantseks.

Teadlased on huvitatud toote ruudu soojuspaisumistegur EMF kohta elektrijuhtivus. Ütles raha paigutatakse lugeja avaldis jõudluskoefitsiendiga. Vastavalt ekstreemumi täheldatud kontsentratsioonis vabade laengukandjate piirkonnas 10-19 kraadi ühikut kuupsentimeetri. See on kolm suurusjärku väiksem, mida täheldati puhas metall, millest kohe järgmine järeldusele, et ideaalne Pooljuhtide on Peltier elemendid.

Osakaal teine ​​komponent on suhteliselt madalal abstsissteljelt ja lubatud võtta materjali selles vahemikus. Elektrijuhtivus isolaatorid on liiga väike, mis selgitab võimatus nende kasutamine selles kontekstis. Kõik see võimaldab luua ka põhjus, miks tulemused ei võeta tõsiselt Altenkirchen.

Kvantteooria kohaldada Peltier element

Termodünaamika ei võimalda täpselt välja arvutada, kuid kvalitatiivselt kirjeldab materjali valiku protsess Peltier elemendid. Olukorra parandamiseks, füüsikud helistada Kvantteooria. Ta tegutseb samu väärtusi, mis on väljendatud kontsentratsiooni tasuta kandjaid, keemilise potentsiaali, Boltzmanni konstant. Sellised teooriad on tehtud nimetatakse ka kineetilise (mikroskoopilisel), sest seda peetakse illusoorne ja tundmatu maailma hetke osakesi. Tunnuste hulgas leidub:

1. l - tähendab vaba tee laengukandjate. See sõltub temperatuurist. Tulemuseks on määratud astendaja elektronide hajumise mehhanismi r (atomaarse võredeks on 0; ioonsed ja temperatuuridel alla Debye - 0,5; Eespool Debye - 1; kui hajutades lisand ioonid - 2).
2. f - Fermi jaotusfunktsioon (energia taset).
3. x - vähendatud kineetiline energia laengu kandjate.

Integraalid Fermi funktsioonid on loetletud tabelis nende arvutamise ei ole raske. Võrrandid mikroskoopilist teooria otsuse suhtes termo-EMF koefitsient ja elektrijuhtivus, mis võimaldab teil leida jõudluskoefitsiendiga. Need keerukaid operatsioone teha BI Külili, kes rajas et optimaalne väärtus Seebecki koefitsient on vahemikus 150 kuni 400 mV / K, vaid sõltub sellest, mil määral hajutades mehhanismi. Esmapilgul on selge, et väärtused metallid ei ole täheldatud. Selle tulemusena rühma füüsikud eesotsas Joffe näidanud, et parim materjal termopaaride peab vastama mitmetele tingimustele:

1. Maksimaalne suhe liikuvuse koefitsient soojusjuhtivus kristallvõre.
2. Kandur kontsentratsiooni vastavalt valemile joonisele.

VP Zhuze näitab, millised ained demonstreerivad soovitud liikuvust. Nende kristallstruktuur on vahepeale aatomi ja metalli. Kasutuselevõtt lisandeid materjali vähendab alati liikuvust. See selgitab asjaolu, et termo-EMF koefitsient sulamid on kõrgem kui puhta materjale. Aga tõus lisandi r. Ideaalne materjal ei esinevad looduses, termo-EMF koefitsient peab pidevat väärtus 172 mV / K. See on vajalik, et ravimi kontsentratsioon muutub kui joonisel näidatud (vt. Nõudluspunktile. 2).

Pooljuhid võimalus valida erinevate materjalide, kus vedaja kontsentratsioon on temperatuurist sõltuv, ja otsida need, kus vahe on praktiliselt null. Tänu nende kombinatsiooni omadusi võib proovida leida lähim ideaalne materjal.

ehitus külmikud

Parandamaks Peltier 'efektiga osad on omavahel ühendatud paralleelselt. Kuid oma võimu korda. Et ehitada oma külmikud peavad olema teadlikud arvutamisel soojuskadu läbi pinnakattes. Loodud erilist kalkulaatorid, paljud on kättesaadavad Internetis.

Tegeleb projekteerimise juhuslik ebasoodne arusaadavatel põhjustel. Ja hea uudis on see, et Peltier elemendid on oluliselt odavam viimastel aastatel. Ali-express ostu Hiinast pärit 60 vatti 300 rubla. Ei ole raske näha, et ajal 3000 saab kokku külmkapis. Ja mis oleks säilitada temperatuur sõltub disain nõuab arvutamist.