"Peltier" efektas

Peltier poveikis - procesas lydi temperatūros skirtumas dėl dviejų skirtingų medžiagų išvaizda kelias elektros srovę per juos. Pirmą kartą paaiškinti akademiko ir išradėjas Lenz.

dėkoju

Mes negalime ignoruoti padėką SSRS mokslų akademijos ir akademikas AF Joffe už puikų darbą dėl šiluminės TSRS ir pareikšti tyrimų rezultatus visuomenei plėtrai.

pritaikomumas

Peltier poveikis yra naudojamas aušinimo, šildymo gali bet instrukciją per Džaulio-Lenz. Taigi, šis reiškinys yra naudinga:

1. Norėdami sukurti žemos įtampos DC ir šaldytuvai. Su šildymo galia, kai keičiasi poliškumą galimybę. Į vakarus, todėl pastatytas kelių sandvichennitsy. Šalčio išlaiko produktą iš gadinti, atvirkštinio poliškumo leidžia pateikti produkto į lentelę karšto.
2. Aušintuvai procesoriai svariai prisidėti prie bendro triukšmo veiklos sisteminio bloko. Jei pakeisti juos su Peltier elementų, kartais iš viso ventiliatoriaus nebuvimą. Jis rustles ne tiek kūnas netenka galingas radiatoriaus ir nustatantis patikimas (skirtingai plokštės medžiagos).

Iš šaldančio teorijos plėtros

"Peltier" efektas nėra traukia dėmesį mokslininkų, atrodė nenaudingas. Atidarytas 1834, rinkti dulkes akademinių bibliotekų daugiau nei prieš lentynų amžiuje, o ne plieno būti pirmas reikšmingas techniniai sprendimai šioje srityje. Pavyzdžiui, Altenkirch (1911) teigė, nesugebėjimą naudotis "Peltier efektą šaldymo sistemas, skaičiavimas buvo grindžiamas grynai metalai, lydiniai ir puslaidininkiai, o ne naudojimui.

Iš Vokietijos mokslininkas išvadų klaidingumo vėliau patvirtino, ką puikus vaidmuo laboratorijoje mokslų puslaidininkių akademijoje. Iki 1950 m, tai nustatė nuoseklią teoriją, kuri leido dar kelerius metus sukurti pirmąjį elektrotermine šaldytuvas. Su santykinai mažas efektyvumas 20% sumažina prietaiso temperatūrą 24 laipsnių, kurie daugeliu atvejų pakankamai buityje. Metų, temperatūros skirtumas jau 60 laipsnių buvo.

Fizikos 50s "Peltier elementas buvo laikomas šaldymo su freono vietoj elektronų dujomis. Ji vykdoma pagal šią sistemą atlygį. Pagrindinis parametras - šaldymo vartojimo efektyvumas, šilumos per laiko vienetą, kiekių santykis įsiurbimo į galios, kad yra skirta šio. Modernus freono oro kondicionieriai ir šaldytuvai skaičius yra didesnis nei vienas. 50-ųjų Peltier elemento buvo vos 20%.

Efektas nuo termodinamikos požiūriu

"Peltier" efektas apibūdinamas rodo kiek energijos yra perduodama tam tikru vertės elektros srove. Išreikšti jį laiko vienetais yra galios įrenginiai, kuris nustatomas remiantis šaldytuve poreikius. Šiandien lankytinos begarsis elementai Peltier aušintuvai procesoriai. Mažas kristalų plokštės vėsina ir atvėsina radiatoriaus aušintuvą. "Peltier elementas tarnauja kaip šilumos siurblys, šilumos iš iškrovimo garantuojama procesoriaus, neleidžiantis perkaisti.

Į paveiksle formulė yra paskirta alfa koeficientai termo evj puses (sudedamosios dalys) į elementą. T - darbo temperatūra Kelvino laipsniais. Kiekvienas elementas yra paprastai dalyvauja pusė-Thomson efektas jei srovė, tekanti per dirigento ir palei linija turi gradientas (krypties skirtumas) temperatūra bus be Joule, stovėti ir kita šilumos. Pastarasis yra pavadintas po Thomson. Kai kuriose energijos grandinėje dalių bus absorbuojamas. Taigi, Thomson poveikis turi stiprią įtaką šildytuvų ir šaldytuvai operaciją. Bet tai, kaip jau minėta, pusės, neapskaitytą faktorius.

Perduotas Thomson poveikio šilumos, temperatūros skirtumas yra tiesiogiai proporcingas laidininko galuose ir priklauso nuo tekančio srovės. Reiškinys pasitaiko tik kitų medžiagų, turinčių ryškus priklausomybės nuo terminio elektrovarai nuo temperatūros koeficientu. Kai kuriais skaičiavimais Thomson poveikis laikomas lygus nuliui, tai arti tiesos. Termodinaminės teorija grąžinimo ir atrankos šilumos procese yra laikomas nuo siekiant dviejų šilumos srautams taško:

• Šilumos srauto, aušinimo kirtikliai mazgas, po dviejų lygiagrečių pasiekti procesų:

1. Parazitinės šilumą Džaulio-Lenz. Be termodinamikos, jis yra laikomas pusę einamųjų aikštėje prie atsparumo produkto. Antroji pusė patenka į karštą sandūroje.
2. Šildymo šilumos srautą, ateinantį iš šilto dalis. Yra lygus temperatūrų skirtumo, dauginant su bendra šilumos laidumas thermoelement šakų.

• Į karštą sandūroje yra atvirkštinės procesai antroje pakopoje (šiluma nunešė į atšaldytą dalis) ir panašūs į pirmąjį - Džaulis šiluma išleistas.

Nuo formuluotė reiškia, kad efektyvus sprendimas siekiant padidinti izoliacijos efektyvumą bus tarp sankryžų. Pora naudojami puslaidininkiai, galinčios generuoti šilumos elektrovaros jėga, elektros srovė turi įveikti savo pasipriešinimą. Išeikvojo energija yra proporcingas temperatūrų skirtumo ir skirtumas terminių EMF medžiagų koeficientų ir priklauso nuo tekančio srovės. Ar grafikai kreivių ir diferencijuojant juos siekiant rasti extrema gali gauti sąlygas didžiausias temperatūrų skirtumas (tarp kambario ir šaldytuve).

Skaičiai rodo, kad svarbu atsižvelgti į išvestinę operaciją, kurioje kompiuterinės optimalius sroves už varža R ir termoporos limitas padidintas šaldymo efektą rezultatus. Iš šių formulių išplaukia, kad idealus mašina atsitiks, jei:

• Tos pačios termoelementas medžiagos laidumas.
• Šilumos laidumas tos pačios medžiagos termoelementas.
• Šiluminės elektrovaros jėgos koeficientai lygūs, bet su priešingu ženklu.
• Skerspjūviai ir ilgiai šakų pačiu termopora.

Suvokti šios sąlygos praktikoje sunku. Šiuo atveju, ribojantis veiksnys yra šaldymo temperatūros šalto sandūroje santykis su temperatūros skirtumas. Prisiminkite, tai yra puikus aprašymas mašina, iš tikrųjų, dar nepasiekiamas.

Kaip optimizuoti Chiller "Peltier"

Skaičiai yra grafikai kintamieji, darantys įtaką iš "Peltier elementų efektyvumą. Pirma, akivaizdu, - termo-fotoevj koeficientas siekia nuliui didėjant nešiklio koncentracija. Ji primena, kad metalai nelaikomi geriausia medžiaga gaminti termopora. Šiluminis laidumas, priešingai, didėja. Be termodinamikos, manoma, kad ji susideda iš dviejų dalių:

1. Tinklas kristalai šiluminis laidumas.
2. Elektroninė šilumos laidumas. Minėtas komponentas nepriklausomiems nuo laisvųjų krūvininkų koncentracijos akivaizdžių priežasčių ir sukelia augimo kreivės pateiktos grafike. Šilumos laidumo kristalinėje gardelėje praktiškai lieka pastovus.

Mokslininkai domisi nuo šilumos EML koeficiento dėl elektrinio laidumo aikštėje produkto. Ši vertė yra dedamas į už eksploatacinių savybių koeficiento išraiška skaitiklį. Pagal Extremum pastebėtas esant laisvų vežėjų koncentracija nuo 10 iki 19 laipsnių vienetų per kubinį centimetrą regione. Tai trys eilėmis mažiau nei stebėtas gryno metalo, iš kurio iš karto seka išvada, kad ideali medžiaga puslaidininkiai bus Peltier elementus.

Antrojo komponento dalis yra santykinai žemai abscisėje ir leidžiama imtis medžiaga šiame intervale. Elektrinis laidumas izoliatorių yra per mažas, ir tai paaiškina jų taikymas šiuo atveju neįmanoma. Visa tai leidžia jums nustatyti priežastis, kodėl išvados nebus imtasi rimtai Altenkirchen.

Kvantinės taikoma teorija į Peltier elemento

Termodinamika neleidžia tiksliai apskaičiuoti, bet kokybiškai apibūdina medžiagos atrankos procesą Peltier elementų. Norėdami ištaisyti situaciją, fizikai Raginame Kvantinė teorija. Ji veikia su tomis pačiomis vertybėmis, išreikšta laisvųjų krūvininkų koncentraciją, chemijos potencialą, Boltzmann'o konstanta. Tokie teorijos yra pagaminti taip pat vadinamas kinetinė (arba mikroskopinis), nes manoma, iliuzinė ir nežinomas pasaulis smulkių dalelių. Tarp ženklų randama:

1. L - vidutinis laisvas kelias iš krūvininkų. Tai priklauso nuo temperatūros. Rezultatas yra nustatomas pagal elektronų išsklaidymo mechanizmas R (atomo grotelių eksponentė yra 0; joninis, o temperatūra žemiau Debye - 0,5; aukščiau Debye - 1; kai sklaidos priemaišų jonais - 2).
2. F - Ferma pasiskirstymo funkcija (energijos lygmenys).
3. X - sumažintas kinetinės energijos krūvininkų.

Integralai Ferma funkcijų yra išvardytos lentelėje, jų skaičiavimas nėra sunku. Dėl mikroskopinio teorijos sprendimo nuostatas, susijusias su termo-evj koeficiento ir elektros laidumas, kuri leidžia jums rasti eksploatacinių savybių koeficientą lygtys. Šie sudėtingų operacijų atliktą BI Į šoną, kuris nustatė, kad optimalus vertė SEEBECK koeficiento yra tarp 150 ir 400 mV / K, bet priklauso nuo sklaidos mechanizmą laipsnį. Iš pirmo žvilgsnio, yra aišku, kad nėra laikomasi metalų vertės. Kaip rezultatas, fizikų, vadovaujamų Joffe grupė parodė, kad geriausia medžiaga termoporos turi atitikti keletą sąlygų:

1. Didžiausias santykis mobilumo į šilumos laidumo kristalinės gardelės koeficiento.
2. Nešiklio koncentracija pagal formulę, parodytą paveiksle.

VP Zhuze rodo, kuris medžiagos eksponuoti norimą mobilumą. Jų kristalinės struktūros yra per vidurį tarp atominis ir metalo. Priemaišų įvedimo medžiagos visada sumažina mobilumą. Tai paaiškina faktą, kad termo-evj koeficientas lydinių yra didesnis nei grynų medžiagų. Bet priemaišų r padidėjimas. Ideali medžiaga nėra egzistuojanti gamtoje, termo-evj koeficientas turi palaikyti pastovią vertę 172 mV / K Jis reikalingas, kad koncentracija skiriasi, kaip nurodyta paveiksle (žr. Būdas pagal. 2).

Puslaidininkiai galimybė pasirinkti įvairias medžiagas, kai vežėjas koncentracija yra temperatūra priklauso ir ieškoti tų, kur skirtumas yra praktiškai lygi nuliui. Dėl šių savybių derinys gali bandyti rasti arčiausiai ideali medžiaga.

statybos šaldytuvų

Siekiant pagerinti peltier poveikį elementai yra derinami lygiagrečiai. Tačiau, jų galia kartus. Siekiant apskaičiuoti savo šaldytuvus reikia žinoti apie šilumos nuostolių skaičiavimas per plokščių struktūrą. Sukūrė specialius skaičiuotuvai, daugelis yra prieinami internete.

Užsiima projektavimu atsitiktinai nenaudingas dėl akivaizdžių priežasčių. Ir gera naujiena yra ta, kad Peltier elementai yra žymiai pigiau pastaraisiais metais. Ali-Express pirkti produktus iš Kinijos 60 vatų 300 rublių. Nėra sunku pamatyti, kad per 3000 galima surinkti šaldytuvas. Ir kas būtų išlaikyti temperatūrą priklauso nuo dizaino reikalaujama apskaičiuoti.