Peltier efektu

Peltier efektu - process kopā ar izskatu temperatūras starpība uz diviem dažādiem materiāliem, ko iet elektrisko strāvu caur tiem. Pirmo reizi paskaidroja akadēmiķis un izgudrotājs Lencu.

paldies

Mēs nevaram ignorēt pateicība PSRS Zinātņu akadēmijas un akadēmiķis AF Joffe par lielisko darbu attīstību thermoelectricity PSRS un tādējādi pētījumu rezultātus sabiedrībai.

Piemērojamība

Peltier efekts tiek izmantota dzesēšanas, apkures var jebkurš ceļvedis pa Džoula-Lenz. Līdz ar to, šī parādība ir noderīga:

1. Lai izveidotu zema sprieguma līdzstrāvas un ledusskapji. Ar iespēju apkures jaudu, mainot polaritāti. Rietumos tā konstruēta ceļu sandvichennitsy. Aukstā saglabā produktu no bojāšanās, reverse polaritāte ļauj iesniegt produktu galda karstu.
2. Dzesētāji procesori dot nozīmīgu ieguldījumu vispārējo troksni sniegumu sistēmas vienību. Ja jūs aizstāt tos ar Peltier elementi, reizēm kopā trūkumu ventilatoru. Viņš rustles ne tik daudz, ķermenis tiek atņemtas spēcīgu radiatora un fiksācijas uzticams (atšķirībā no mātesplates materiāls).

No teorijas dzesēšanas attīstība

Peltier efektu nevilina uzmanību zinātnieku, šķita bezjēdzīgi. Atvērts 1834, savākt putekļus uz akadēmisko bibliotēku vairāk nekā gadsimtu pirms plauktos, nevis tēraudu, lai būtu pirmie nozīmīgi tehniskie risinājumi šajā jomā. Piemēram, Altenkirch (1911) norādīja, nespēja izmantot Peltier efektu saldēšanas sistēmas, jo aprēķini tika balstīti uz izmantošanu tīru metālu, sakausējumu un pusvadītāju vietā.

Secinājumu Vācijas zinātnieks maldi vēlāk apstiprināja, kāda liela nozīme, lai laboratorijā Zinātņu akadēmijas pusvadītāju. Līdz 1950., tā izveidoja saskaņotu teorija, kas ļāva vēl vairākus gadus, lai izveidotu pirmo elektrotermiskajām ledusskapis. Ar salīdzinoši neliels efektivitāte 20% pazemina temperatūru ierīcē 24 grādiem, kas vairumā gadījumu pietiekami vietējām vajadzībām. Gadus vēlāk, temperatūras starpība jau 60 grādi bija.

Fizikā 50. Peltier elements tika uzskatīta par dzesētāja ar freona vietā elektronu gāzi. Tas notiek saskaņā ar šo sistēmu izskatīšanai. Galvenais parametrs - dzesēšanas efektivitāti, attiecība siltuma daudzums laika vienībā ieplūdes ar jaudu, kas tiek iztērēti par. Mūsdienīgs freona gaisa kondicionieri un ledusskapji skaitlis ir lielāks par vienu. 50-to gadu Peltier elementa bija tikko 20%.

Efekts no viedokļa termodinamikas

Peltier efekts ir aprakstīts, parādot, cik daudz enerģijas tiek nodota noteiktā vērtība elektrisko strāvu. Izsakot to laika vienībās ir barošanas iekārtas, kas tiek noteikta, pamatojoties uz vajadzībām ledusskapī. Šodien populāri beztrokšņu elementi Peltier dzesētāji procesoriem. Neliela kristāla plate atdziest un atdziest radiatora dzesētāju. Peltier elements kalpo kā siltuma sūknis, siltuma no norēķinu garantēta CPU, neļauj pārkarst.

In formula zīmējumā ir apzīmēti ar alfa koeficienti thermo EMF pusēm (veidojošie elementi) no elementa. T - darba temperatūra Kelvina grādos. Katrs elements parasti ir klāt sānu Thomson efekts, ja pašreizējais plūst caur diriģents, un gar līnija ir gradients (virziena atšķirība) temperatūra būs papildus džoulu, stāvēt un citi siltuma. Pēdējais ir nosaukts pēc Thomson. Dažās daļās enerģijas ķēdē tiks absorbēts. Līdz ar Thomson efekts ir spēcīga ietekme uz darbību sildītājiem un ledusskapjiem. Bet tas ir, kā jau minēts, sānu, nereģistrēto kodolmateriālu faktors.

Siltums, ko Thomson efekts nodota, temperatūras atšķirība ir tieši proporcionāls diriģents galiem, un ir atkarīga no plūstošo strāvu. Šis fenomens notiek tikai vielām ar izteiktu atkarību koeficienta siltuma EML uz temperatūru. Dažos aprēķinos Thomson efekts tiek uzskatītas nulle, tas ir tuvu patiesībai. Termodinamisko teorija procesa atgriešanās un atlases siltuma tiek uzskatīts no viedokļa diviem siltuma plūsmu:

• Siltuma plūsmas, dzesēšanas cērtes junction, kam seko divas paralēlas sasniedzot procesiem:

1. Parazītu karstums ar Džoula-Lenz. Termodinamikā tā ir puse no produkta kvadrāta strāvas uz izturību. Otrajā pusē nokrīt uz karstu krustojumam.
2. Apkures siltuma plūsmu, kas nāk no siltā daļa. Ir vienāds ar temperatūras starpību, reizinot ar kopējo siltuma vadītspēju thermoelement filiālēm.

• In karstās krustojuma ir reversās procesi otrajā posmā (siltums tiek veikts prom uz atdzesētā daļēji) un tamlīdzīgi, lai pirmais - Džoula siltums izdalās.

No redakcijas nozīmē, ka efektīvs risinājums, lai palielinātu efektivitāti izolācijas būs starp krustojumiem. Pāri izmantoti pusvadītāji, kas spēj radīt siltuma EDS, elektriskā strāva ir pārvarēt viņas pretestību. Iztērējuši enerģija ir proporcionāla temperatūras starpību un starpību termiskās EMF vielu koeficientu un ir atkarīga no plūstošo strāvu. Vai grafiki līkņu un diferencējot tos, lai atrastu ārkārtējs, var saņemt nosacījumus maksimālās temperatūras starpība (starp istabu un ledusskapi).

Šie skaitļi liecina par ņemot atvasinātu darbība, kurā izskaitļots optimālus strāvas uz pretestības R un termoelements limita palielināšanu saldēšanas efektu rezultātus. No šīs formulas izriet, ka ideāla mašīna notiks, ja:

• No paša termopāra materiāla vadītspēju.
• Siltumvadītspējas paša termopāra materiāla.
• Koeficientus termālo EDS vienādas, bet ar pretēju zīmi.
• Šķērsgriezumi un garumu no paša termopāri filiālēm.

Lai realizētu šos nosacījumus praksē grūti. Šajā gadījumā ierobežojošais faktors ir attiecība dzesējošās temperatūras aukstā krustojuma ar temperatūras starpību. Atsaukt, tas ir perfekts apraksts mašīnu, patiesībā, nav nesasniedzams.

Kā optimizēt dzesētāja PELTIER

Skaitļi ir grafiki mainīgie, kas ietekmē efektivitāti Peltier elementi. Pirmkārt, tas ir skaidrs, - termo-EMF koeficients tiecas uz nulli ar pieaugošo pārvadātāja koncentrāciju. Tā atgādina, ka metāli netiek uzskatīts par vislabāko materiālu ražošanai termopāri. Siltuma vadītspēja, gluži pretēji, palielinās. Termodinamikā tiek uzskatīts, ka tā sastāv no divām daļām:

1. kristāla režģi siltuma vadītspēju.
2. Elektroniskās siltuma vadītspēja. Teica komponentu Saprotamu iemeslu dēļ neatkarīgi no koncentrācijas bez maksas pārvadātājiem un izraisa augšanas līkni iesniegto informāciju par grafiku. Siltumvadītspējas kristāla režģa paliek praktiski nemainīgs.

Pētnieki ir ieinteresēti produkta kvadrāta koeficients siltuma EML uz elektrovadītspēju. Teica vērtība tiek ievietots skaitītājā vārda par efektivitātes koeficienta. Saskaņā extremum novērotiem koncentrācijā brīvo nesējiem reģionā no 10 līdz 19 grādu vienībās uz vienu kubikcentimetru. Tas ir trīs kārtām mazāka nekā novērots tīriem metāliem, no kuras uzreiz seko secināt, ka ideāls materiāls pusvadītāju būs Peltier elementi.

Otrā komponenta īpatsvars ir salīdzinoši zems leju uz abscisas, un ļāva ņemt materiālu šajā intervālā. Elektrovadītspēja par izolatoru ir pārāk maza, kas izskaidro neiespējamību to izmantošana šajā kontekstā. Tas viss ļauj noteikt iemeslu, kāpēc rezultāti nav jāņem nopietni Altenkirchen.

Quantum teoriju piemērota Peltier elementa

Termodinamika neļauj precīzi aprēķināt, bet kvalitatīvi apraksta materiālu atlases procesu, lai Peltier elementi. Lai labotu situāciju, fiziķi sauc par kvantu teorijā. Tā darbojas ar tām pašām vērtībām, kas izteiktas kā koncentrācijas bezmaksas maksas pārvadātājiem, ķīmisko potenciālu, kas Boltzmann konstanti. Šādas teorijas tiek veikti sauc arī kinētiskā (vai mikroskopiskās), jo tas tiek uzskatīts par nereālu un nezināma pasaule minūtes daļiņas. Starp pazīmēm ir atrodami:

1. l - vidējais brīvu ceļu no maksas pārvadātājiem. Tas ir atkarīgs no temperatūras. Rezultātā tiek noteikta ar eksponents elektronu izkliedi mehānisma r (atomu režģi ir 0; jonu un temperatūra zem Debye - 0,5; iepriekš Debye - 1; kad izkliede no piemaisījumu jonu - 2).
2. f - Fermi sadalījuma funkcija (enerģijas līmeni).
3. x - samazināts kinētiskā enerģija no maksas pārvadātājiem.

Integrāļi par Fermi funkcijām, ir norādītas tabulā, to aprēķins nav grūti. Par vienādojumi mikroskopisko teorijas lēmums attiecībā uz termo-EMF koeficientu un elektrovadītspējas, kas ļauj jums atrast koeficientu veiktspēju. Šie sarežģītas operācijas veiktas ar BI Sāniem, kurš konstatēja, ka optimālā vērtība Seebeck koeficienta diapazonā starp 150 un 400 mV / K, bet ir atkarīgs no tā, cik izkliedējot mehānismu. Pēc pirmā acu uzmetiena, tas ir skaidrs, ka nav ievērotas vērtības metāliem. Tā rezultātā grupa fiziķi ar Joffe vada pierādīts, ka labākais materiāls termopāriem jāatbilst vairākiem nosacījumiem:

1. Maksimālā attiecība mobilitāti koeficients siltuma vadītspēju kristāla režģi.
2. Pārvadātājs koncentrācija saskaņā ar formulu parādīts attēlā.

VP Zhuze norāda, kurš vielas uzrāda vajadzīgo mobilitāti. To kristāla struktūra ir pa vidu starp priekšējo atomu un metāla. Piemaisījumu ieviešana materiālā vienmēr samazina mobilitāti. Tas izskaidro faktu, ka termo-EMF koeficients sakausējumu ir augstāka nekā tīra materiālu. Bet pieaugums piemaisījuma r. Ideāls materiāls neeksistē dabā, termo-EMF koeficients jāuztur nemainīga vērtība 172 mV / K. Tas ir nepieciešams, ka koncentrācija ir robežās, kā norādīts attēlā (sk. no pretenziju. 2).

Pusvadītāji iespēja izvēlēties dažādus materiālus, ja pārvadātājs koncentrācija ir atkarīga no temperatūras, un meklēt tiem, kur starpība ir praktiski nulle. Sakarā ar šo īpašību kombinācija var mēģināt atrast vistuvāk ideālu materiālu.

konstrukcija no ledusskapjiem

Lai uzlabotu Peltier efektu elementi kopā paralēli. Tomēr to jauda reizes. Lai izveidotu savus ledusskapji jāapzinās aprēķināšanas siltuma zudumu caur plaknes struktūru. Created īpašas kalkulatori, daudzi ir pieejami tiešsaistē.

Nodarbojas ar projektēšanu nejauši neizdevīgs acīmredzamu iemeslu dēļ. Un laba ziņa ir tā, ka Peltier elementi ir ievērojami lētāki pēdējos gados. Ali-Express iegādāties produktus no Ķīnas 60 vatiem 300 rubļu. Nav grūti pamanīt, ka 3000 gadā var samontēt ledusskapis. Un ko tas varētu uzturēt temperatūru ir atkarīga no dizaina nepieciešama aprēķinu.