Peltier

Peltier - ezt a folyamatot kíséri a megjelenése egy hőmérséklet-különbség a két különböző anyag átadásával elektromos áram rajtuk keresztül. Ez az első alkalom magyarázható akadémikus és feltaláló Lenz.

köszönöm

Nem hagyhatjuk figyelmen kívül a hála Szovjetunió Tudományos Akadémia akadémikus AF Joffe a nagy munkát a fejlesztési thermoelectricity a Szovjetunióban, és hozza a kutatási eredményeket a nyilvánosság számára.

Alkalmazhatóság

Peltier hűtéséhez használt, melegítés bármely útmutató segítségével a Joule-Lenz. Ennélfogva, a jelenség hasznos:

1. Ahhoz, hogy egy olyan alacsony feszültségű DC és a hűtőszekrények. Azzal a lehetőséggel, fűtési teljesítmény, amikor a változó polaritású. A nyugati, így felépített út sandvichennitsy. A hideg tartja a termék elrontani, fordított polaritású lehetővé teszi, hogy küldje el a termék az asztalra meleg.
2. Hűtőket feldolgozók jelentős mértékben hozzájárulnak az általános zaj teljesítménye a rendszer egység. Ha cserélni őket Peltier, néha teljes hiánya a ventilátort. Ő rustles nem annyira a test meg van fosztva egy erős radiátor és rögzítő megbízható (ellentétben az alaplap anyag).
   instagram viewer

A fejlesztés az elmélet hűtés

Peltier hatás nem keltették fel a figyelmet a kutatók, úgy tűnt, haszontalan. Megnyílt 1834 porosodtunk egyetemi könyvtárak több mint egy évszázaddal korábban a polcokon, inkább, mint az acél, hogy az első jelentős műszaki megoldásokat ezen a területen. Például, Altenkirch (1911) megállapította, nem tudja használni a Peltier-hatás hűtőrendszerek, a számítás alapja a használata a tiszta fémek, ötvözetek és félvezetők helyett.

A tévedés a következtetéseket a német tudós később megerősítették, milyen nagy szerepe laboratóriumában Tudományos Akadémia félvezetők. 1950 megállapította koherens elmélet, amely lehetővé tette a további évek számát létre az első elektrotermikus hűtőszekrényben. Egy viszonylag kis hatékonysága 20% csökkenti a hőmérsékletet a készülék 24 °, ami a legtöbb esetben elég háztartási célokra. Évekkel később, a hőmérséklet-különbség már 60 fok.

A fizika 50s Peltier-elem volt tekinthető a hűtőt Freon helyett az elektron gáz. Ez összhangban elvégzett ebben a rendszerben venni. A fő paraméter - hűtőberendezések hatékonyság, az arány a hőmennyiség egységnyi idő alatt a beszívott az erő, amely fordítható. Modern freon légkondicionálók vagy a hűtőgépek szám nagyobb, mint egy. A 50-es években a Peltier-elem alig 20%.

A hatás szempontjából a termodinamika

Peltier ismertetik mutatja, hogy mennyi energia kerül át egy bizonyos értéket az elektromos áram. Fogalmazás időben egységek teljesítményű eszközök, amelyek alapján határozzák meg az igényeket a hűtőszekrénybe. Ma népszerű zajtalan elemek Peltier hűtők processzorok. Egy kis kristály lemez lehűl, és hűti a radiátor hűvösebb. Peltier-elem szolgál hőszivattyú a hőt a kisütés garantált CPU, megakadályozva túlmelegedés.

A képletben az ábrán jelölik alfa együtthatók thermo EMF félből (alkotóeleme) az elem. T - üzemi hőmérséklet, Kelvin fokokban. Minden elem jellemzően oldalsó Thomson hatása, ha átfolyó áram a karmester, és végig a vonal gradiense (irányított különbség) hőmérséklet lesz, továbbá a Joule, állni és egyéb hőt. Az utóbbi névadója Thomson. Egyes részein az energia lánc szívódik fel. Ennélfogva a Thomson hatás erős hatást gyakorol a működését a fűtőberendezések és hűtőszekrény. De ez, mint már említettük, az oldalsó, megmagyarázatlan tényező.

A leadott hő a Thomson hatást, a hőmérséklet-különbség egyenesen arányos a vezeték végeket, és függ a folyó áram. A jelenség csak az anyagok egy hangsúlyos függését a hőmérsékleti együtthatója EMF hőmérséklet. Egyes számítások Thomson hatás nullának tekintjük, hogy közel van az igazság. A termodinamikai elmélete a folyamat a visszatérés és a kiválasztási hő tartják a szempontból két hőáramlás:

• A hőáram, egy hűtő csákány csomópont, majd két párhuzamos elérve folyamatok:

1. Parazita hő Joule-Lenz. A termodinamika, úgy ez az a fele a termék a tér áramot az ellenállás. A második félidő esik a forró elágazásnál.
2. Fűtés a hőáramlás érkező meleg részét. Egyenlő a hőmérséklet-különbség, megszorozva a teljes hővezető a termoelem ágak.

• A forró elágazásnál reverz folyamatok a második lépés (hő hajtjuk el, hogy a lehűtött rész), és hasonló az első - Joule-hő szabadul.

A megfogalmazás azt jelenti, hogy egy hatékony megoldás, hogy maximalizálja a hatékonyságot a szigetelés között lesz a csomópontokban. A páros használt félvezetők, amely képes a termikus elektromotoros erő, elektromos áram van legyőzni az ellenállóképességét. Elégetett energia arányos a hőmérséklet-különbség, és a különbség a termikus EMF anyagok együtthatók és függ a folyó áram. Grafikonjai a görbék, és differenciáló őket annak érdekében, hogy megtalálják a szélsőértékek kaphat feltételek maximális hőmérséklet különbség (a szoba és hűtőszekrény).

A számok azt mutatják, az eredményeket figyelembe véve a származékos művelet, ahol kiszámítjuk az optimális áram az R ellenállás, és a termoelem limit növelése hűtő hatást. Ezekből képletek az következik, hogy az ideális gép fog történni, ha:

• A vezetőképesség az azonos hőelem anyagból.
• A hővezető-képessége azonos hőelem anyagból.
• Az együtthatók a termikus elektromotoros erő egyenlő, de ellentétes előjelű lesz.
• A metszeteket és hosszúságú ága azonos hőelem.

Ahhoz, hogy ezek a feltételek a gyakorlatban nehéz. Ebben az esetben, a korlátozó tényező az arány a hűtőközeg hőmérséklete a hidegpont egy hőmérséklet-különbség. Emlékezzünk, ez a tökéletes leírása a gép, a valóságban, mégis elérhetetlen.

Hogyan lehet optimalizálni a hűtőberendezés Peltier

Ábrák grafikonokat befolyásoló változók a hatékonysága a Peltier elemeket. Először, nyilvánvaló - a termo-emf együttható nullához növekvő hordozóval koncentráció. Emlékeztet arra, hogy a fémeket nem tekinthető a legjobb anyag a hőelem. Hővezető, éppen ellenkezőleg, növekszik. A termodinamika, úgy véljük, hogy ez áll a két összetevőből áll:

1. kristályrács hővezető.
2. Elektronikus hővezető. Az alkatrész nyilvánvaló okokból a koncentrációtól független szabad töltéshordozók és az okozza a növekedési görbe bemutatott a grafikonon. A hővezető a kristályrács gyakorlatilag állandó marad.

A kutatók érdekli a termék a tér a hőmérsékleti együtthatója EMF az elektromos vezetőképesség. Az említett érték kerül a számlálóban a kifejezés a hatásfok. Szerint szélsőérték megfigyelt koncentrációban szabad hordozók a régióban a 10-19 fokos egység per köbcentiméter. Ez három nagyságrenddel kisebb, mint a megfigyelt tiszta fémek, ahonnan közvetlenül követi a következtetésre jutott, hogy az ideális anyagot a félvezetők fog Peltier.

Az aránya a második komponens viszonylag kis le az abszcissza és hagyjuk, hogy az anyag ebben az intervallumban. Az elektromos vezetőképesség szigetelők túl kicsi, ami megmagyarázza, hogy lehetetlen a használatuk ebben az összefüggésben. Mindez lehetővé teszi, hogy létrehozza az ok, amiért a megállapítások nem veszik komolyan Altenkirchen.

A kvantumelmélet alkalmazni a Peltier-elem

Termodinamika nem teszi lehetővé a pontos számítást, de minőségileg leírja az anyag kiválasztási folyamat a Peltier elemeket. A helyzet orvoslására, fizikusok felszólítjuk a kvantumelmélet. Ez működik, ugyanazokat az értékeket, kifejezett koncentrációja a szabad töltéshordozók, a kémiai potenciál, a Boltzmann állandó. Az ilyen elméletek készülnek is nevezik kinetikus (vagy mikroszkopikus), mert úgy vélik, illuzórikus és ismeretlen világ apró részecskéket. Között a jelek találhatók:

1. l - közepes szabad úthossza a töltéshordozók. Attól függ, hogy a hőmérséklet. Az eredmény határozza meg a kitevő a elektron szórás mechanizmusa r (az atomos rácsok jelentése 0; ionos és alatti hőmérsékleten Debye - 0,5; fenti Debye - 1; amikor szórási szennyező ionok - 2).
2. f - Fermi eloszlásfüggvény (az energia szint).
3. x - csökkentett kinetikus energia a töltéshordozók.

Integrálok a Fermi funkciók a táblázatban felsorolt, a számítás nem nehéz. Az egyenletek a mikroszkopikus elmélet határozat tekintetében a termo-elektromotoros erő együttható és elektromos vezetőképessége, ami lehetővé teszi, hogy megtalálja a hatásfok. Ezek a komplex műveleteket végzett a BI Fekvő, aki megállapította, hogy az optimális értéket a Seebeck együttható közötti tartományban 150 és 400 mV / K, de függ a szórás mértékét mechanizmus. Első pillantásra nyilvánvaló, hogy az értékek a fémek nem figyelhető meg. Ennek eredményeként, egy csoport fizikus által vezetett Joffe kimutatták, hogy a legjobb anyag hőelemek kell felelniük számos feltételnek:

1. A legnagyobb arányban a mobilitás a hővezetési együtthatója a kristályrács.
2. A hordozóanyag koncentrációja az alábbi képlet szerint az ábrán látható.

VP Zhuze jelzi, mely anyagok rendelkeznek a kívánt mobilitást. Kristályszerkezetük félúton van az atomi és a fém. A bevezetés szennyeződések az anyag mindig csökkenti a mobilitást. Ez magyarázza azt a tényt, hogy a termo-elektromotoros erő együtthatója ötvözetek magasabb, mint a tiszta anyagokat. De a növekedés a szennyeződési r. Az ideális anyag nem természetben létező, thermo-elektromotoros erő együtthatót kell fenntartani az állandó értéke 172 mV / K Szükséges, hogy a koncentráció mértéke, amint azt az ábra (lásd. A követelés. 2).

Semiconductors megválasztásának lehetősége különböző anyagok, ahol a hordozó koncentrációja hőmérsékletfüggő, és keresse meg azokat, ha a különbség gyakorlatilag nulla. Kombinációjának köszönhetően ezek a tulajdonságok is meg kell találnia a legközelebb az ideális anyag.

építési hűtőszekrények

Ahhoz, hogy fokozzák a Peltier-hatás elemeket egyesítjük egymással párhuzamosan. Azonban erejük fold. Annak érdekében, hogy létrehozzák saját hűtőszekrény tisztában kell lenniük a számítás hőveszteség a síkbeli szerkezet. Alkotó speciális számológépek, sok online elérhetők.

Foglalkozik tervezése véletlen hátrányos nyilvánvaló okokból. És a jó hír az, hogy a Peltier jelentősen olcsóbb az elmúlt években. Ali-express vásárlás Kínából származó termékeket 60 watt 300 rubelt. Nem nehéz belátni, hogy közben 3000 lehet összeszerelni hűtőszekrény. És mi lenne fenntartani a hőmérséklet függ a tervezési igénylő számítás.