Принцип работы термоэлектрический холодильник: Термоэлектрический холодильник: отзывы о моделях

Содержание

виды и принципы работы различных установок

Наличие автомобиля подразумевает под собой приобретение дополнительных приборов и элементов, позволяющих водителю и пассажирам чувствовать себя комфортно во время передвижения, особенно если это касается длительных поездок. Одной из таких необходимых в дороге вещей является автомобильный холодильник. Главной задачей любого охлаждающего устройства остается сохранение продуктов питания в дороге. Сегодня существует несколько их видов. Помимо огромного ассортимента моделей, спросом пользуются изотермические контейнеры, а также сумка-холодильник. Но они не предназначены для длительной поддержки необходимой температуры внутри себя.

Ниже мы рассмотрим все основные виды автохолодильников, которые смогут сделать ваши длительные поездки максимально комфортными.

Виды автохолодильников

Прежде, чем задавать себе вопрос, как выбрать автохолодильник, следует понимать, какие его виды существуют. Прежде всего данные изделия различаются по способу размещения.

Они бывают встроенными и внешними. Изделия отличаются и по размеру. Для хранения небольших объемов продуктов и напитков подойдут мини модели.  Какой выбрать холодильник, каждый владелец машины решает самостоятельно. Все холодильники делят на разновидности по способу охлаждения:

  • термоэлектрические;
  • компрессорные или компрессионные;
  • абсорбционные;
  • изотермическая сумка и изотермический контейнер;
  • морозильные камеры.

Каждый из перечисленных вариантов имеют свои достоинства и недостатки. Разобраться в характеристиках поможет обзор автохолодильников.

Компрессорные или компрессионные холодильники

Данный вид установки включает в себя компрессор и фреон. Этот хладагент способен видоизменяться, переходя из жидкого состояния в газообразное. Принцип работы автомобильного холодильника этого вида аналогичен обычным стационарным, бытовым моделям. Кипение хладагента в испарителе дает возможность охладить внутреннюю часть изделия с содержимым.

Модели этого типа способны быстрее других набирать холод и поддерживать стабильную температуру до минус двадцати градусов. Что касается емкости, то она может доходить до двухсот пятидесяти литров. Самыми востребованными, а, следовательно, и распространенными являются изделия с объемом от восемнадцати до семидесяти пяти литров. Купить такой холодильник в машину можно по самой разной цене. Стоимость моделей варьируется в достаточно широком диапазоне.

К преимуществам можно отнести:

  • экономичность;
  • небольшую тепловую инерционность;
  • достаточно большую емкость;
  • стабильность температурного режима.

К недостаткам относятся:

  • повышенная чувствительность к случайным ударам и вибрации;
  • чувствительность к кренам;
  • большие габариты изделий.

Термоэлектрические холодильники

В этих видах холодильников не предусмотрены хладагент и компрессор. Охлаждение обеспечивается путем проведения тока через полупроповодниковые пластины, вмонтированные внутри и снаружи изделия.

В основе лежит эффект Пельтье. Оборудование способно работать в двух режимах – охлаждение и нагревание. Все зависит от того, на какой режим оно переключено. Если цель – режим подогрева, температура может доходить до плюс пятидесяти, плюс шестидесяти градусов. Некоторые модели имеют свойство поддерживать температурный режим до плюс семидесяти градусов.

При режиме охлаждения средняя температура составляет от плюс шестнадцати до плюс двадцати четырех градусов. Самые низкие показатели – плюс три – минус три градусов.

Как показывает тест автохолодильников и опыт пользователей, термоэлектрические модели предназначены больше для поддержки температуры заранее охлажденных продуктов. Поэтому предварительно их следует поместить в обычную стационарную холодильную установку.

Большинство моделей имеют стандартный небольшой объем от пятьсот миллилитров до сорока девяти литров. Стоимость их разная. Самые дешевые варианты способны работать исключительно от бортовой сети транспортного средства. Более дорогие функционируют и от 220В. Выбирая автомобильный холодильник от прикуривателя, следует сразу сориентироваться с объемом и назначением. Вами может быть выбрана модель для всей семьи на сорок девять – пятьдесят литров или небольшая сумка для одной бутылки напитка.

Современные производители выпускают широкий ассортимент этого типа холодильного автомобильного оборудования в большом ценовом сегменте.

Преимущества:

  • возможность работы в двух режимах – подогрев и охлаждение;
  • не реагируют на незначительные удары и дорожную тряску;
  • практически не издают шума во время функционирования.

Недостатки:

  • неэкономичны;
  • слишком медленно набирают необходимую температуру;
  • предназначены исключительно для охлажденных продуктов.

Абсорбционные холодильники

Этот вид холодильных автомобильных установок работает посредством хладагента, в качестве которого выступает водоаммиачный раствор.

Компрессор в них отсутствует. В результате абсорбции аммиака и подогрева этой смеси осуществляется циркуляция хладагента. Достаточная температура обеспечивается при помощи газа или электрического тока.

Выбор автохолодильника этого вида будет целесообразным, если вам нужна большая по объему конструкция, хотя маленькие модели тоже существуют. Большинство производителей предлагают холодильники с объемом от двадцати четырех до ста сорока литров. Существуют и более вместительные модели, объем которых 220 литров.

Преимущества:

  • функционирование на газе и электроэнергии;
  • универсальны относительно параметров питания;
  • в случае работы посредством газа считаются самыми экономичными;
  • являются абсолютно бесшумными.

К недостаткам этого вида относятся повышенная чувствительность к крену транспортного средства и сравнительно высокая стоимость.

Камеры низкотемпературные

Выбор автомобильного холодильника не ограничивается вышеперечисленными вариантами. Если ваши потребности ранее выбранный  вариант не устраивает, следует обратить внимание на низкотемпературную камеру. Принцип работы ее аналогичен обычным холодильным агрегатам. Особенность их заключается только в том, что диапазон температуры между воздухом из вне и внутри конструкции может достигать сорока градусов. Самая низкая температура, которую можно получить в камере составляет минус двадцать два градуса. При отключении от питания температурный режим сохраняется около шести часов.

Естественно, такие камеры отличаются более высокой ценовой политикой по сравнению с обычными автохолодильниками.

Преимущества:

  • возможность получить низкую температуру для охлаждения продуктов питания;
  • большая разница между температурой воздуха и температурой внутри устройства;
  • возможность быстро заморозить все необходимое.

К недостаткам относятся слишком большой вес изделия и его внушительная стоимость.

Изотерическая сумка и контейнер

Достаточно популярной вещью, используемой с целью хранения охлажденных или нагретых продуктов непродолжительное время, является сумка изотерическая. Она изготавливается из нейлонового материала и имеет специальную прослойку. Контейнеры по своим свойствам особенно не отличаются от сумок, но для их изготовления используется пластик. Стоимость таких приспособлений значительно ниже холодильных установок. Объем неоднозначен и колеблется от двух с половиной до шестидесяти четырех литров.

Продукты в таком своеобразном холодильнике сохраняются в охлажденном виде до двенадцати часов.

Контейнеры могут иметь больший объем – от шести до ста пятидесяти литров и обеспечивают сохранность продуктов от двенадцати до двадцати четырех часов. Чтобы увеличить период поддержания низкой температуры внутри, можно использовать аккумуляторы холода, которые замерзают в морозильной камере за шесть – восемь часов.

К преимуществам относится невысокая цена. Недостатками являются нестабильность внутреннего температурного режима и малый срок хранения продуктов.

Как выбрать автомобильный холодильник

Если вы любитель длительных поездок на личном автомобиле, часто выезжаете на дачу или просто отдохнуть за город, портативная холодильная установка для хранения продуктов питания и напитков вам будет необходима.

Среди огромного ассортимента продукции этого назначения всегда можно подобрать наиболее приемлемый вариант по цене и качеству. Основными показателями, на которые следует ориентироваться при выборе, являются:

  • объем холодильного оборудования;
  • продолжительность путешествия;
  • диапазон температур;
  • эксплуатационные особенности;
  • стоимость.

Есть и другой вариант кроме покупки получить необходимый полезный охладительный прибор для использования в автомобилях. Это самодельный холодильник. Сделать его не так уж и сложно. Но, если вы не знаете, как правильно собрать автохолодильник своими руками, можно воспользоваться материалами из интернета, где подробно рассказывается обо всех тонкостях работы.

Автомобильный холодильник своими руками – выгодное, экономичное оборудование, которое может удовлетворить все потребности автомобилиста.

Статьи

Переносные автомобильные холодильники, морозильники, охладители !!!

 
       — покупать или не покупать автомобильный холодильник ? !!!

       — купить дорогой автомобильный холодильник или бюджетный ? !!!

       — купить холодильник охлаждающий до 0 градусов или купить морозильник охлаждающий до -18 градусов? !!!

       — почему именно переносной автомобильный холодильник-морозильник ? !!!


                                     

Динамика жизни в нашей стране растет год от года, задавая высокий темп развития предприятиям, производящих товары для улучшения комфорта и быта. Постоянно растущий спрос на климатическую технику значительно расширил модельный ряд автомобильных охладителей, холодильников, морозильных камер, кондиционеров. Стали известны такие бренды как SAWAFUJI / ENGEL, WAECODOMETICEZETILINDEL B. и многие другие

Для того чтобы поддержать или сохранить свежесть продуктов, будь то поездка на автомобильном, железнодорожном или водном транспорте, используются изотермические сумки, охладители, контейнеры, переносные холодильники. В зависимости от модели они могут работать как от встроенного аккумулятора, так и от 12/24/220 Вольт. 


Одним из главных требований к переносным автохолодильникам, охладителям, изотермическим контейнерам, является виброустойчивый, прочный корпус, способный выдерживать механические воздействия, возникающие во время движения или транспортировки. Принцип поддержания температуры в изотермических сумках или контейнерах точно такой, как и у обычного термоса.

Для того чтобы температура была постоянной и не зависела от фактора времени, были применены технические решения позволяющие не только поддержать температуру, но и изменять ее до нужного значения, давая возможность охлаждать, замораживать, хранить — продукты, напитки и лекарства.

Автомобильные холодильники бывают стационарными с небольшими габаритами, переносными и встраиваемыми в штатные места грузовых, легковых автомобилей, автодомов, кемперов, катеров и яхт
.
Производители учитывают любые возможности установки холодильного оборудования вплоть до конкретных моделей и выпускают массу аксессуаров позволяющих адаптировать любой холодильник к любому транспортному


средству.

Какой купить термоэлектрический или компрессорный ?
 
Лучшим выбором для использования холодильника в транспортном средстве, был бы выбор в пользу термоэлектрических и компрессорных автомобильных холодильников.

Достоинством термоэлектрических холодильников является технологическая возможность делать автомобильные холодильники с не большими габаритами, принцип работы не предусматривает наличие компрессора и возможность не только охлаждать, поддерживая заданный уровень температуры длительное время, но и разогревать продукты питания до температуры 65 градусов. Поэтому термоэлектрические холодильники стали незаменимым аксессуаром в любой длительной поездке или пикнике устроенным за городом.

Принцип работы компрессорных автомобильных холодильников практически ничем не отличается от работы привычных нам (домашних)холодильников или морозильных камер.


Основным отличием автомобильных или переносных компрессорных холодильников от стационарных, являются конструктивные решения связанные с проблемами вибрации и механическими воздействиями на корпус. В условиях тряски, наклонов, вибрации, сопровождающих нас в поездках, качественная работа бытовых холодильников становится НЕВОЗМОЖНОЙ !!!

Сравнивая энергопотребление компрессорных и термоэлектрических автомобильных холодильников, преимущество на стороне компрессорных автохолодильников, они более экономичны.



Энергопотребление в автомобильных холодильниках зависит и от внутреннего размера камеры автохолодильника. С увеличением объема камеры потребление энергии увеличивается.

Стоимость компрессорных автомобильных холодильников
значительно превышает стоимость термоэлектрических аналогов, за счет дорогостоящей конструкции компрессора, не подверженного отрицательным воздействием вибрации и углам наклона. Так как основным источником энергии для автомобильных холодильников служит автомобильный аккумулятор, большое внимание было уделено системе защиты и контроля, от критической разрядки аккумуляторной батареи.
Основным приоритетом системы защиты и контроля в автомобильных холодильниках, является запуск двигателя. Автомобильный холодильник никогда не станет причиной полной разрядки аккумулятора автомобиля.
 
Термоэлектрические автомобильные холодильники и сумки.

Конструкция автомобильных термоэлектрических холодильников не предусматривает наличие движущихся частей и хладагента. Для охлаждения продуктов находящихся внутри термоэлектрического холодильника используется принцип Пелтье — это когда постоянный электрический ток проходит через полупроводниковые термоэлектрические пластины находящиеся внутри и снаружи камеры автомобильного холодильника.

При включенном режиме охлаждения, внутренние пластины автохолодильника охлаждаются, охлаждая содержимое, а внешние пластины нагреваются, когда включается режим нагрева, происходит смена полярности пластин, электрический ток меняет направление, нагревая внутренние пластины и охлаждая внешние. Автохолодильники работающие по принципу Пелтье могут работать в любом положении не теряя свою функциональность.

Главным преимуществом термоэлектрических холодильников относительно компрессорных является функция разогрева продуктов питания, что очень удобно при длительных поездках или в местах где не возможно разогреть пищу.

.

Рейтинг термоэлектрических холодильников для автомобиля 2017 или как выбрать термоэлектрический холодильник для авто? ― AutoVrach.

ru


Модели термоэлектрических автохолодильников являются самыми востребованными на сегодняшний день. За счёт своих преимуществ, и важных для любого прибора встроенных элементов, многие водители склоняют свой выбор на эти виды аппаратов. Из самого названия уже понятен принцип работы прибора, но главной особенностью является, поддержание холода, а так же тепла внутри самого холодильника. Тем самым, выбираясь в поход или другой вид отдыха, Вы можете брать с собой любые продукты, охлаждать их, а так же нагревать , благодаря встроенным режимам. Отметим ещё один важный элемент термоэлектрических автохолодильников, это наличие встроенного дисплея (в некоторых моделях) и кнопок управления, с помощью которых можно настраивать нужный режим и температуру. Как и всем любым приборам, ему необходимо питание, которое происходит через электросеть 220В, или 12В, это даёт возможность использовать его в автомобиле. Удобные и вместительные, благодаря чему, эти холодильники можно располагать и переносить в любое место.

В нашем интернет магазине Вы сможете приобрести любой холодильник из этой серии, по самым выгодным ценам. А чтобы Вы смогли выбрать самую лучшую для Вас модель, мы подготовили рейтинг термоэлектрических автохолодильников 2017 года.


На первом месте Waeco TC-35FL, это переносной автомобильный холодильник, предназначен для хранения продуктов. Благодаря большой вместительности, в нем можно размещать достаточное количество бутылок и продуктов. В данную модель включена функция охлаждения, которая позволит сохранять свежесть напитков и еды, в постоянной температуре, максимальные показатели которых, достигают до 30 градусов ниже окружающей среды. А так же в холодильнике предусмотрена ещё одна важная функция, позволяющая подогревать содержимое холодильника, а это значит, что Ваши продукты будут всегда горячими. Нельзя не отметить, встроенную, сенсорную панель управления, работающая на семи уровнях заморозки и тепла, с помощью такого управления, Вы сами сможете выбирать уровень, и следить за процессом. Если Вы часто находитесь в поездках и совсем нет времени на остановки, то такой вариант холодильника просто идеален для Вас. Надежность и точность работы Waeco TC-35FL, оставить о себе только лучшие отзывы.


На втором месте стоит Ezetil E45 ALU 12V, сделан из прочных, алюминиевых панелей, с ударостойким корпусом, благодаря которому, можно не волноваться за прибор в случае падения или случайных ударов. Данная модель, работает на свойстве полупроводниковых пластин, на основе этого принципа, одна сторона холодильника производит охлаждение, а другая подогрев. Высокая эффективность работы порадует Вас, так как холодильник оснащён не только проводами для подключения к электросети, но и дополнительными аккумуляторами холода, за счёт которых, Вы сможете использовать прибор не только дома или в автомобиле, а выезжать на длительное время, в нужное Вам место. В верхней части этого вида холодильника, установлен вентилятор, способствующий постоянному охлаждению, тем самым поддерживая напитки или продукты в нужной температуре, а если Вам понадобиться подогрев еды, просто переключите режим и прибор начнёт свою работу. А внутренняя камера позволит хранить продукты и бутылки в вертикальном или горизонтальном состоянии.


На третьем месте располагается Waeco TropiCool TCX-35 12/24/230v, с комфортной системой управления. Этот тип холодильника, способен охлаждать содержимое до 30 градусов, ниже окружающей среды, а так же производить подогрев до максимальности +65 градусов. Если прибор достигает нулевой температуры, то происходит термостатическое отключение, а при достижении заданных показателях, он входит в режим энергосбережения, тем самым поддерживая и сохраняя продукты питания в изначальном состоянии. Управление работы тепла присходит за счёт специальных вентиляторов, с помощью которых можно производить подогрев еды и оставлять температуру в нужном состоянии, а благодаря экрану и встроенным лампам, Вы сможете регулировать режимы холодильника. Вес прибора (10,6 кг), позволяет передвигать его в удобное место, а встроенная ручка ещё больше облегчит перемещение. Waeco TropiCool TCX-35 имеет высокую эффективность термоизоляции, это позволяет быстро понижать температуру внутри ёмкости холодильника.


На четвёртом месте выстраивается Waeco TC-21FL, с внутренним объемом 21 л, а так же 7-ступенчатым электронным термостатом, который оснащён сенсорным управлением и имеет светодиодные индикаторы, помогающие в работе с температурами холодильника. В данную систему включено запоминание настроек последних температур, это даёт огромное преимущество и сокращает время, не настраивая каждый раз заново, при включении холодильника. Питание прибора происходит от сети 220В, 12В и 24В, что даёт возможность пользоваться им не только дома, но и в любые поездки. Важным элементом данного изделия, является съемная крышка, благодаря которой, доступ к холодильнику становиться в разы проще.


На пятое место Мы поставили Waeco TropiCool TCX-21 12/24/230v, компактный автохолодильник, оснащён магнитным замком и откидной ручкой, для удобного перемещения. Данная модель имеет легкое управление, за счёт встроенной панели, а так же специальных светодиодов, расположенных на самом холодильнике. Диапазон температуры охлаждения может достигать до 30 градусов ниже окружающей среды, с помощью таких показателей, Ваши продукты будут находится в прохладном состоянии, даже в самую жаркую погоду. Не стоит забывать и то, что прибор осуществляет не только охлаждение, но и так же подогрев, диапазон которого составляет +65 градусов. Отметим важный элемент этой модели, способный сохранять энергию внутри холодильника, при открывании верхней крышки вентиляторы автоматически отключаются, в этом случае, температура встанет на одном положении. Этот вид холодильника, способен работать как от переменного так и от постоянного тока, а это значит, его можно использовать не только дома, но и в местах нужных для Вашего комфорта.


На шестом месте Ezetil E 40 M 12/230V Manual Boost, Эта модель, благодаря уникальной конструкции, позволяет использовать холодильник как в вертикальном так и горизонтальном положении, а так же отличительным элементом среди других моделей, является наличие прочных роликовых колёс, для удобного перемещения. Конечно, как и другие виды холодильников, этот выполняет функции охлаждения и нагрева по заданным диапазонам температур, с помощью которых Ваши продукты и напитки будут поддерживаться в свежем состоянии. Питание прибора можно осуществлять в 3 режимах, от сети 220В для пользования дома, 12В — подключив к бортовой сети транспортного средства, и самый важный режим, который можно отметить среди других приборов такого типа, это использование аккумуляторов холода, с помощью них, холодильник осуществляет работу без подключения к сети, тем самым давая возможность выбираться в любимые места для Вашего отдыха. Шнуры питания вмонтированы в корпус прибора, упрощая в разы использование, не путаясь лишний раз в проводах.


Седьмое место занимает Waeco TC-14FL, сохраняет и поддерживает температуру в течении 8-10 часов. Сразу же стоит выделить отличительную особенность и просто очень уникальную функцию, которая помогает экономить электроэнергию, Вам просто нужно настроить нужную температуру, которая выведется на светодиодный индикатор, а так же, на нем можно просматривать состояние температуры. В данном холодильнике заложена ещё одна немало важная функция, отвечающая за температуру внутри камеры. Установив нужный диапазон подогрева или охлаждения продуктов, Вы сможете сохранить настройки заданных первый раз, и в последующее использование Ваши настройки сохраняться, и при включении автоматически включаться. Панель управления в этой модели холодильника — сенсорная, благодаря такому удобному и простому управлению, работа с прибором становиться комфортной и не занимает много времени при установке.


На восьмом месте стоит Mobicool W40 AC/DC 12/24/230v, с двойной системой вентиляции, благодаря которой нужная температура достигает в считанные минуты и сохраняется на длительное время. В конструкции самого холодильника может порадовать встроенные для удобной переноски, ручки и колесики, что очень удобно при передвижении. Часто случается, что из-за работы, Вы вынуждены пребывать в поездках длительное время, будь то командировки, из-за чего и возникает нерегулярное питание и заезды по кафе, приобретая автохолодильник, с Вами всегда будет домашняя, разогретая еда и холодные напитки. Большой объём внутренней камеры (40л), надежное теплоизоляционное покрытие и конечно съемные перегородки, для удобного разделения пищи внутри камеры, в 3 секции.


На девятом месте расположился Waeco TropiCool TCX-14, 12/24/230v, оснащён простым и удобным управлением, который позволяет регулировать температуру внутренней камеры в семи этапах. Задача данного прибора, состоит в осуществлении охлаждения, а так же подогрева продуктов, с диапазоном температур (максимальный подогрев до +65, охлаждение до 30 градусов ниже температуры окружающей среды). Встроенный индикатор температуры поможет вычислить заданную температуру и оповестит световым сигналом, а с помощью функции сохранения первоначальных настроек, Вам не придётся каждый раз, при включении, регулировать нужные градусы. Эта модель порадует своей компактностью, а так же встроенной ручкой и легко съёмный верхней крышкой, для комфортного использования на отдыхе.


На последнем месте Waeco CoolFun SC38 AC/DC 12/220v,будет полезен в любом месте, будь это пикник или поход, везде, где понадобиться охладить напитки или подогреть пищу. Прибор может работать от прикуривателя любого транспортного средства, или получать питанием от сети 220В. Работа охлаждения и подогрева происходит за счёт встроенных элементах, который называется Пельтье, а с помощью специальных вентиляторов осуществляется отвод тепла. Обьем ёмкости, для хранения продуктов составляет 37 л, этого вполне хватит, чтобы поместить бутылки в 1,5-2л, и конечно пищу. В завершении описании данной модели, хочется отметить главные достоинства, такие как — хорошая термоизоляция, быстрое охлаждение и конечно малые габариты.

Эту статью можно найти по запросам: термоэлектрические автохолодильники 2017 — рейтинг, лучшее, обзор, тест, топ, обзор, чудо техники.

Как выбрать холодильник автомобильный (2019) | Холодильники и морозильники | Блог

Прежде чем покупать автомобильный холодильник, следует определиться с целью его покупки и несколькими важными параметрами. Это устройство сделает ваш досуг комфортнее, поэтому знание некоторых технических особенностей не помешает.

Типы автохолодильников

Все портативные холодильники для автомобиля условно делятся на два типа: мини-холодильник или холодильник в виде сумки. Основное отличие в них — принцип транспортировки и материал изготовления основного корпуса.

Сумка-холодильник изготавливается из нескольких слоев синтетической ткани с прокладкой из термоизоляционного материала. Этот аксессуар внешне напоминает обычную сумку и снабжен дополнительными карманами для хранения различных предметов, а также удобными ручками для переноски. Подобный холодильник можно брать с собой на пикник даже без автомобиля, перекинув ручку через плечо.

Холодильник автомобильный — это термоэлектрический пластмассовый бокс. Часто имеет ручку, но для длительных переносок не приспособлен. Он изготавливается из высококачественного пластика, предназначенного для хранения продуктов питания. Такие устройства достаточно устойчивые и могут крепиться к сиденью авто с помощью специальных ремней.

Кроме описанных моделей нужно сказать несколько слов о менее популярных типах холодильников для авто. Прежде всего, это изотермические боксы, которые функционируют автономно только за счет дополнительных охлаждающих прокладок, а потому хранение продуктов в них ограничено коротким промежутком времени. Встраиваемые крупногабаритные приборы используются в транспорте, предназначенном для поездок на дальние расстояния. Они не пригодны ни для переноски, ни для легковых авто.

Характеристики

Принцип работы

Наиболее популярный у автомобилистов вид холодильника — термоэлектрический. Это компактный и надежный прибор по доступной стоимости. В нем нет хладагентов и компрессора, поэтому он легкий и простой в использовании. Среди основных плюсов термоэлектрического аксессуара:

• Способность выдерживать тряску и вибрацию в пути.

• Достаточно тихая работа.

• Некоторые модели способны не только охлаждать, но и нагревать продукты. Правда за такие устройства придется заплатить чуть больше. Нагрев продукта обычно не превышает 50-65°. Зато такой прибор можно брать с собой в поездку не только летом, но и в холодное время года. Он отлично сохранит теплым обед, чай, бутерброды. Чтобы переключить прибор с нагрева обратно на охлаждение достаточно щелкнуть переключателем. Чтобы ваши продукты не остыли, пока холодильник достигает максимальной температуры, лучше закладывать их сразу горячими и плотно закрывать крышку.

• Приемлемая стоимость.

Принцип работы такого холодильника основан на эффекте Пельтье, который заключается в изменении температуры между двумя полупроводниками. Если говорить проще, то в таких устройствах ток проходит через пластины, находящиеся в стенках. С наружной стороны они прогреваются, а с внутренней – охлаждаются. При переключении тумблера полярности происходит обратный процесс — охлаждение внешних стенок и нагрев внутренних. Если в корпус встроен вентилятор для принудительного отведения температуры, то процесс происходит быстрее.

Термоэлектрический холодильник охлаждает продукты на определенное количество градусов относительно температуры воздуха. Величина охлаждения зависит от модели. Минимальное значение — 4-16 °С ниже окр. среды, а максимальное — на 18-20°С ниже окр. среды. Постоянная температура внутри камеры в жаркую погоду может составить порядка 5-10 °С. В некоторых моделях она может опуститься до 3-5°.

Есть в термоэлектрическом приборе небольшой недостаток. В нем предусмотрено только двухпозиционное регулирование температуры, но для пикников этого вполне достаточно. После отключения питания необходимая температура в камере может сохраняться от 4 до 12 часов, в зависимости от модели.

Главный минут термоэлектрических холодильников — медленное достижение нужной температуры. Поэтому продукты необходимо закладывать уже замороженными, а напитки – охлажденными.

Производители советуют оптимальное решение, чтобы сгладить проблему медленного набора температуры. Прибор необходимо включить заблаговременно или охладить камеру специальными пластинами льда. Главное в этом случае — не использовать обычный лед, так как он неизбежно растает и обязательно испортит металлические контакты устройства.

Есть простые устройства, которые сами не охлаждают продукты, но поддерживают их температуру в течение нескольких часов.

Если говорить о принципах охлаждения, то в обычных легковых автомобилях редко используются компрессорные холодильные устройства, так как они плохо выдерживают вибрацию и тряску, достаточно дорогие, громоздкие. Приборы, работающие на газе (адсорбционные), экономичны, но, как и компрессорные, не слишком любят вибрацию, а особенно наклоны, да и стоят порядком дороже термоэлектрических.

Мощность

Как и у большинства электроприборов — чем выше мощность холодильника, тем качественнее его функционал. При солидных значениях мощности он лучше охлаждает продукты, и ему потребуется меньше перерывов в работе.

В зависимости от модели, максимальная потребляемая мощность может составлять от 34 до 72 Вт, но ее среднее значение для автомобильных холодильников — 40-50 Вт.

Питание

Термоэлектрические холодильники работают от бортовой сети авто через прикуриватель — 12 В, или от электрической сети 220 В. Модели, способные работать от обычной розетки, можно использовать в загородном доме вне машины. У многих устройств в комплекте присутствуют два вида шнура для выбора типа питания.

Габариты и вес

Холодильники для авто — это компактные приборы, но и среди них можно найти модели разных объемов. Приборы вместимостью меньше 16 литров очень компактны, но и вместимость крайне низкая. Устройства среднего размера – 25-30 л наиболее универсальны, так как отвечают основным требованиям покупателей. Но есть и объемные приборы — до 45 л. В них может поместится достаточно большое количество продуктов для долгой поездки или большой компании.

К габаритам аксессуара нужно отнестись внимательно, а иначе можно купить холодильник, который не впишется ни в салон, ни в багажник вашего автомобиля. Высота различных моделей колеблется от 29 до 49 см, а ширина — от 25,8 до 72 см. Глубина находится в границах между 26 и 55 см.

Качество теплоизоляционного материала особенно важно для автохолодильников, ведь от этого зависит и сохранение температуры, и количество энергопотребления. Чаще всего используют жесткую вспененную пластмассу — пенополиуретан, который имеет высокие показатели теплоизоляции.

Варианты выбора

Если вы хотите приобрести универсальный прибор для пикников на природе, то остановите выбор на сумке-холодильнике средних размеров. Это устройство не привязано к автомобилю и может переноситься на дальние расстояния как сумка через плечо.

Для большой семьи лучше приобрести вместительный прибор.

Если вы частый гость жарких пляжей и любите проводить на воздухе долгое время, приобретайте мощный прибор с максимальным охлаждением.

Для того, чтобы возить горячий обед на работу, не нужно покупать большое устройство устройство, вместимости до 21 л вполне достаточно.

Как выбрать автомобильный холодильник — Avto-Hol.

ru

Автохолодильник – устройство очень нужное и практически незаменимое при дальних путешествиях на автомобиле и поездках на природу. В западных странах автомобильный холодильник нельзя назвать диковинкой, потому как такое устройство имеется практически у каждого автовладельца, более того – во многих автомобилях холодильник встраивается между сиденьями или в какие-либо другие полости. В России популярность автомобильных холодильников пока не так велика, в основном из-за высокой стоимости таких мобильных агрегатов.

В настоящее время в продаже присутствует огромное количество разнообразных автомобильных холодильников, которые различаются по объему и принципу работы. Объем автохолодильника может варьироваться в довольно широком диапазоне – от 1 до 250 литров. Что касается принципа работы, то можно выделить три разновидности мобильных холодильных агрегатов:

Термоэлектрические. Такие холодильники запитываются от борт-сети автомобиля или от бытовой сети через блок питания. Принцип работы основан на элементах «пельтье»

Абсорбционные. Достоинством такого холодильника является то, что он способен работать как от борт-сети автомобиля, так и от выделяемого тепла от сгорания газа или какого-либо другого жидкого топлива.

Компрессорные. Про данный вид автохолодильников собственно ничего нового рассказать нельзя, так как принцип работы полностью аналогичен бытовым агрегатам.

Наиболее распространенными устройствами являются термоэлектрические и компрессорные холодильники. Компрессорные модели отличаются от термоэлектрических тем, что способны поддерживать в камере отрицательную температуру, но не имеют возможности работать в режиме нагрева.

Что касается производителей, то тут очень сложно посоветовать что-то. Если вам необходим относительно дешевый холодильник, то обратите внимание на модели от Mystery китайского производства. Очень хорошо зарекомендовала себя сумка-холодильник MTH-32B. Устройство работает как на нагрев, так и на охлаждение, имеет наплечные ремни для переноски, а также трансформируется в тележку на колесиках.

Из более дорогих устройств можно выделить автомобильные холодильники WAECO (Германия) и Koolatron (Канада). В ассортименте WAECO присутствуют как термоэлектрические, так и компрессорные экземпляры. Обратите внимание на модель WAECO BordBar TF-14 – автохолодильник довольно вместителен и имеет весьма эргономичный дизайн. Большинство компрессорных моделей от данного производителя способны поддерживать температуру внутри камеры до минус 18 градусов.

Канадские автохолодильники Koolatron также довольно популярны и пользуются большим спросом. Большинство моделей отличаются сравнительно малым весом и вместительностью. Термоэлектрические модели от Koolatron работают как в режиме охлаждения, так и нагрева.

 

Автор: Сергей АвтоХол

Опубликовано: 17 июля 2012

Термоэлектрическое охлаждение

Термоэлектрическое охлаждение представляет собой процесс откачки тепловой энергии из изолированной камеры для снижения температуры камеры ниже температуры окружающего воздуха. В термоэлектрическом охлаждении используется принцип, называемый эффектом Пельтье, для электронной перекачки тепла. Эффект Пельтье назван в честь французского ученого, открывшего его в 1834 году.

 

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

 

КОМПАКТНЫЙ РАЗМЕР

Система охлаждения требует очень мало места.Термоэлектрический модуль размером со спичечный коробок.
ЛЕГКИЙ И ПОРТАТИВНЫЙ

Переносится одной рукой и не зависит от движения или наклона.
НИЖЕ ЦЕНА

На 20–40 % дешевле, чем компрессорные или абсорбционные агрегаты.
LOW BATTERY

В среднем около 4,5 ампер — меньше, чем у фар вашего автомобиля.

 

  • Срок службы батареи: При использовании в сочетании с Koolatron «Battery Saver» вы всегда можете быть уверены в пусковой мощности.
  • Производительность: Охладители Koolatron поддерживают «прохладную» температуру, когда температура окружающего охладителя воздуха достигает 90°F. Нагреватель по специальному заказу ТОЛЬКО версии наших изолированных боксов используются программой Meals on Wheels, другими программами горячего питания для пожилых людей, программами школьного горячего питания и предприятиями общественного питания по всей стране.
  • Безопасность: Не допускается использование открытого огня, пропана или токсичных хладагентов.
  • Надежность: Термоэлектрики имеют 40-летний опыт работы в военных, аэрокосмических, лабораторных и потребительских целях.
  • Простота обслуживания: Большинство деталей легко заменяются конечным пользователем с помощью отвертки.
  • Низкие эксплуатационные расходы: Единственным техническим обслуживанием, которое требуется для любого устройства Koolatron, является периодическая очистка от пыли и чистка пылесосом для обеспечения хорошего отвода тепла.

 

ПОЧЕМУ ЭТО ЛУЧШЕ ЛЕДИЛЬНИКА?

Продукты и напитки должны храниться сухими и холодными. Место для льда не тратится (если, конечно, вы не хотите льда, в этом случае мы можем помочь сохранить его в 3 или 4 раза дольше, чем обычный кулер).

 

СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ОХЛАЖДЕНИЯ

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ : Охлаждение осуществляется электронным способом с использованием эффекта «Пельтье» — тепло перекачивается электрической энергией.

КОМПРЕССОР : Охлаждение достигается за счет испарения хладагента (например, фреона) внутри холодильника – тепло поглощается хладагентом по принципу «скрытой теплоты парообразования» и выделяется снаружи холодильника, где пар конденсируется и снова превращается в жидкость.Использует механическую энергию.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

В 1834 году Жан Пельтье заметил, что при пропускании электрического тока через соединение двух разнородных металлов тепло отводится от одного из металлов и передается другому. Это основа термоэлектрического охлаждения. Термоэлектрические модули состоят из ряда крошечных металлических кубиков из разнородных экзотических металлов, которые физически соединены друг с другом и соединены электрически. Когда электрический ток проходит через переходы куба, тепло передается от одного металла к другому.Твердотельные термоэлектрические модули способны передавать большое количество тепла при подключении к теплопоглощающему устройству с одной стороны и к теплоотводящему устройству с другой. Внутренние алюминиевые ребра охлаждающей пластины Koolatron поглощают тепло от содержимого (еды и напитков), а термоэлектрические модули передают его на теплорассеивающие ребра под панелью управления. Здесь небольшой вентилятор помогает рассеивать тепло в воздухе. Система абсолютно безвредна для окружающей среды и не содержит вредных газов, труб, змеевиков и компрессора.Единственная движущаяся часть — небольшой 12-вольтовый вентилятор. Термоэлектрические модули слишком дороги для обычных бытовых и коммерческих приложений, которые работают только от обычного бытового тока. Они идеально подходят для использования в рекреационных целях, поскольку они легкие, компактные, нечувствительны к движению или наклону, не имеют движущихся частей и могут работать напрямую от 12-вольтовых батарей.

Термоэлектрическое охлаждение – обзор

1 Введение

Термоэлектрические устройства, используемые в термоэлектрическом охлаждении (или термоэлектрические охладители), основаны на эффекте Пельтье для преобразования электрической энергии в температурный градиент [1].Обычный термоэлектрический охладитель состоит из ряда полупроводниковых переходов N-типа и P-типа, электрически соединенных последовательно металлическими межсоединениями (проводящие полосы, как правило, из меди) и термически параллельно, образуя одноступенчатый охладитель [2]. . Если к термоэлектрическому охладителю подается низковольтный источник питания постоянного тока, тепло передается от одной стороны термоэлектрического охладителя к другой стороне. Поэтому одна грань термоэлектрического охладителя охлаждается, а противоположная грань нагревается.

На рис. 1 изображен термоэлектрический охлаждающий модуль, рассматриваемый как термоэлектрический холодильник, в котором электрический ток течет от элемента N-типа к элементу P-типа [3]. Температура холодного спая Tc уменьшается, и тепло передается от окружающей среды к холодному спаю при более низкой температуре. Этот процесс происходит, когда транспортные электроны переходят с низкого энергетического уровня внутри элемента P-типа на высокий энергетический уровень внутри элемента N-типа через холодный спай.В то же время транспортные электроны переносят поглощенное тепло к горячему спаю, имеющему температуру Th. Это тепло рассеивается в радиаторе, в то время как электроны возвращаются на более низком энергетическом уровне в полупроводнике P-типа (эффект Пельтье). Если между холодным спаем и горячим спаем термоэлементов N-типа и P-типа существует разница температур, возникает напряжение (называемое напряжением Зеебека), прямо пропорциональное разности температур [4,5]. Остальные параметры, представленные на рис.1 представлены в разделе 3.2.

Рис. 1. Схема термоэлектрического холодильника.

Качество термоэлектрического охладителя зависит от таких параметров, как электрический ток, подаваемый на пару термоэлементов N-типа и P-типа, температуры горячей и холодной сторон, электрическое контактное сопротивление между холодной стороной и поверхностью устройства, тепло- и электропроводность термоэлемента и термическое сопротивление радиатора на горячей стороне термоэлектрического охладителя [6]. Количество термоэлементов в термоэлектрическом модуле в основном зависит от требуемой холодопроизводительности и максимального электрического тока [7].

Характеристики и производительность термоэлектрического холодильника описываются такими параметрами, как добротность, холодопроизводительность и коэффициент полезного действия [4]. Этот обзор специально сосредоточен на этих параметрах, обращаясь к концепциям по-другому по сравнению с различными обзорными статьями, появившимися в последние годы по термоэлектрическому охлаждению.Конкретные аспекты, такие как конструкция термоэлектрической системы охлаждения, экспериментальная оценка, численный анализ и моделирование, выходят за рамки данного обзора.

Оставшаяся часть этого документа организована следующим образом. В разделе 2 представлен синтетический обзор недавних обзорных статей, посвященных аспектам, относящимся к термоэлектрическим материалам, приложениям и параметрам. Раздел 3 напоминает основные определения добротности, холодопроизводительности и коэффициента полезного действия. В разделе 4 рассматриваются некоторые аналитические формулировки и экспериментальные результаты, относящиеся к термоэлектрической добротности.В разделе 5 представлена ​​оценка соответствующих концепций и литературы, касающихся холодопроизводительности. В разделе 6 рассматривается коэффициент полезного действия, начиная с его классического выражения и вводя конкретные формулировки, включающие влияние эффекта Томсона, зависимость характеристик материалов от температуры, влияние электрических контактных сопротивлений и термических сопротивлений на КПД, с некоторыми указаниями на улучшение КД. Последний раздел содержит заключительные замечания.

Введение в термоэлектрическую технологию

1.1 Кратко опишите историю и современное состояние термоэлектрической техники.

Физическая теория термоэлектрических охладителей восходит к началу 19 века. В 1821 году немецкий ученый Томас Зеебек обнаружил, что в замкнутой цепи, состоящей из двух разных металлических проводников, когда температуры двух соединений различны, в цепи будет протекать непрерывный ток. В 1834 году французский часовщик и физик Жан Пельтье в процессе изучения эффекта Зеебека обнаружила, что это явление имеет обратное явление, то есть при протекании тока в замкнутой цепи два стыка будут поглощать тепло, а другой будет выделять тепло. Двадцать лет спустя Уильям Томсон (то есть лорд Кельвин) предложил систематическое объяснение эффекта Зеебека и эффекта Пельтье и установил взаимосвязь между ними. Долгое время в области термоэлектричества широко применялись только термопары.Только примерно в 1960 году ученые в бывшем Советском Союзе усовершенствовали технологию получения составных полупроводниковых материалов, представленных Bi2Te3, и разработали коммерческие термоэлектрические охладители. Полупроводниковые холодильники — это полупроводниковые нагревательные и охлаждающие устройства, разработанные на основе эффекта Пельтье. В настоящее время он используется для точного контроля температуры в ключевых электронных компонентах, оптических системах, медицинских инструментах и ​​других устройствах.

1.2 Знакомство со структурой и принципом работы полупроводникового холодильника

Наиболее часто используемым полупроводниковым термоэлектрическим материалом в современных термоэлектрических холодильных устройствах является теллурид висмута. Температура, при которой проявляется максимальная термоэлектрическая эффективность теллурида висмута при комнатной температуре, подходит для большинства применений термоэлектрического охлаждения. В промышленных масштабах слитки теллурида висмута р-типа и n-типа могут быть получены легированием.Методом получения термоэлектрических материалов обычно является метод зонной плавки или метод порошкового прессования.

Согласно эффекту Пельтье, при приложении соответствующего напряжения постоянного тока к обоим концам полупроводникового холодильника тепло будет течь от одного конца элемента к другому концу. В это время температура на одном конце холодильника понизится, а температура на другом конце одновременно повысится. Стоит отметить, что пока вы меняете направление тока, вы можете изменить направление теплового потока и передать тепло на другой конец.Таким образом, две функции охлаждения и нагрева могут быть реализованы одновременно на термоэлектрическом охладителе. Поэтому термоэлектрические охладители также можно использовать для точного контроля температуры. Кроме того, термоэлектрические охладители также имеют функцию выработки электроэнергии. В этом режиме, пока на холодильник подается разность температур, в контуре будет генерироваться ток.

Принципиальная схема строения полупроводникового холодильника

Как видно из приведенной выше схематической диаграммы результатов полупроводников, материалы с двумя электрическими плечами представляют собой соответственно теллурид висмута p-типа и n-типа.В этой схеме направление теплового потока может всегда оставаться одним и тем же, когда ток течет вверх и вниз в гальванических плечах p-типа и n-типа. В материалах n-типа направление теплового потока противоположно направлению тока; в материалах р-типа направление теплового потока совпадает с направлением тока. Плечи электрических пар p-типа и n-типа образуют пару термопар. Большинство термоэлектрических охладителей состоят из одинакового количества плеч электрических пар n-типа и p-типа. Модель на приведенном выше рисунке представляет собой две пары термоэлектрических пар, состоящих из двух пар плеч электрических пар p-типа и n-типа.Благодаря разумной последовательной структуре их можно объединить в полупроводниковые холодильники с разными логарифмами.

1.3 Внедрение и перспективы развития полупроводниковых холодильников

1.3.1 Обзор приложений

В настоящее время полупроводниковые холодильники широко используются в области электроники, лазеров, связи, измерений, анализа и других научных и технологических областях. Они также находят широкое применение в гражданской сфере.Вот несколько примеров практического применения:

● Эталонная точка замерзания

● Параметрический усилитель

● Осушитель

● Малошумящий усилитель

● Охладитель батареи электрофореза

● Электронное холодильное оборудование

● Генератор (маленький)

● Охладитель трубки световодной камеры

● Защитная крышка фотоумножителя

● Охлаждение «черный ящик»

● Термостат

● Ванна с постоянной температурой

● Инфракрасные детекторы

● Анализ окружающей среды

● Винный шкаф

● Охладитель лазерного диода

● Интегральная схема охлаждения

● Анализ тепловых характеристик пластин

● Охлаждение прецизионного оборудования (лазерное и микропроцессорное)

● Морозильник

● Гигрометр точки росы

● Охлаждение слайсера

● Измерение тепловой плотности

● Система термоциркуляции (ДНК и анализатор крови)

● Подготовка и хранение биологических тканей

● Контроль температуры мокрого химического процесса

● Питьевая вода и охлаждение напитков

● Холодильники и портативные холодильные системы (самолеты, автомобили, корабли, гостиницы, пикники, фармацевтические препараты, инсулин, мобильные телефоны и т. д.).)

1.3.2 Основные характеристики полупроводникового холодильника

В некоторых процессах терморегулирования, требующих теплопередачи малой и средней мощности, но требующих сложного регулирования температуры, полупроводниковые холодильники могут оказать большую помощь, а в некоторых конкретных случаях — единственный выбор. Хотя ни один метод охлаждения не является универсальным, а полупроводниковые холодильники не могут использоваться во всех областях, термоэлектрические холодильники имеют много преимуществ по сравнению с другим холодильным оборудованием.Это включает:

● Может охлаждаться ниже температуры окружающей среды: Традиционный радиатор необходимо поднять выше температуры окружающей среды, прежде чем его можно будет использовать. Отличие в том, что термоэлектрический охладитель имеет возможность понижать температуру объекта ниже температуры окружающей среды.

● Одно и то же устройство может удовлетворить требования к нагреву и охлаждению: термоэлектрический охладитель может регулировать режим охлаждения или нагрева, регулируя направление нагруженного постоянного тока. Применение этой функции избавляет от необходимости добавлять в данную систему еще один независимый функциональный элемент обогрева или охлаждения.

● Точный контроль температуры: поскольку термоэлектрический охладитель имеет замкнутый цикл контроля температуры, он может точно контролировать температуру в пределах 0,1 ℃.

● Высокая надежность: Термоэлектрический охладитель отличается высокой надежностью благодаря своей твердотельной базовой структуре. Хотя в некоторой степени это зависит от условий применения, срок службы типичного термоэлектрического охладителя обычно может достигать более 200 000 часов.

● Электронное отключение звука: в отличие от традиционных механических холодильных устройств, термоэлектрические охладители практически не генерируют никаких электронных сигналов помех во время работы. Он может быть подключен к чувствительным электронным датчикам и не будет мешать его работе. Кроме того, он не будет производить никакого шума во время работы.

● Может работать под любым углом: Термоэлектрический охладитель может работать под любым углом и в условиях невесомости.

● Простой и удобный источник питания: термоэлектрический охладитель может напрямую использовать источник питания постоянного тока, а напряжение и ток нагруженного источника питания можно изменять в широком диапазоне.Во многих случаях можно также использовать широтно-импульсную модуляцию.

Термоэлектрический охладитель: новый горизонт в машиностроении и электронике

Инновация Thermoelectric (TEC) была впервые обнаружена французским физиком по имени Жан Пельтье, поэтому она также известна как кулер Петтье. Основной принцип, лежащий в основе эффекта Пельтье, заключается в том, что, когда ток проходит через цепь различных проводников, тепло либо сохраняется, либо отводится на пересечениях или соединениях проводников, в зависимости от их крайних точек, таких как полярность тока.Мера выделяемой или поглощаемой теплопроводности соответствует переходу с различными проводниками.

Охладитель Пельтье интегрирован с набором термопар, состоящих из полупроводниковых элементов p- и n-типа или таблеток, зажатых между двумя керамическими пластинами. Пары объединяются в модуль. Он соединен электрически последовательно, чтобы имело место равномерное распределение тока, и термически параллельно, чтобы обеспечить надлежащую теплопроводность. Радиатор — это устройство, которое крепится к горячей стороне термоэлектрического модуля.Он используется для облегчения передачи тепла от горячей стороны модуля в окружающую среду. К холодной стороне модуля прикреплен холодный радиатор, который облегчает передачу тепла.

Обычно, когда на устройство подается постоянное напряжение, одна сторона охлаждается, а другая нагревается. Сам модуль состоит из полупроводников p-типа и n-типа, соединенных электрически последовательно и термически параллельно. Элемент p-типа имеет дефицит электронов по сравнению с его аналогом n-типа, который имеет избыток электронов.Чтобы завершить решетку материала, электроны перетекают из материала n-типа в материал p-типа, а дырки из p-типа в n-тип сохраняются в материале через электрический разъем, переходя в более низкое энергетическое состояние и высвобождая. энергия тепла к радиатору (горячая сторона).

Термоэлектрический охладитель может быть двух типов: —

1. Одноступенчатый термоэлектрический охладитель
2. Многоступенчатый термоэлектрический охладитель

Одноступенчатые термоэлектрические охладители работают в допустимом диапазоне при перепаде температур 74-76 градусов Кельвина.Чтобы создать большую разницу в температурном диапазоне, в настоящее время проводятся многочисленные исследования многоступенчатых термоэлектрических охладителей. Например, максимальная разность температур одного из серийных термоэлектрических охладителей составляет 140 градусов по Кельвину.

Преимущество:

1. Отсутствие выброса вредных веществ, которые могут повлиять на окружающую среду.
2. Термоэлектрический охладитель не требует жидкости, газов для охлаждения.
3. Не шумит.
4. Уменьшены габариты и вес термоэлектрического охладителя.
5. Термоэлектрический охладитель надежен.
6. Мощность охлаждения и нагрева регулируется.

Применение:

1. Военные/авиакосмические: инерциальные системы наведения, приборы ночного видения, электронное оборудование, личная одежда с охлаждением, переносные холодильники.
2. Потребительские товары: холодильники для транспортных средств для отдыха, мобильные домашние холодильники, портативные холодильники для пикника, холодильники для винных и пивных бочонков, бытовые охладители/очистители воды.
3. Лабораторное и научное оборудование: инфракрасные детекторы, охладители интегральных схем, лабораторные охлаждающие плиты, холодильные камеры, эталонные ванны для определения точки замерзания, гигрометры точки росы.
4. Промышленное оборудование: компьютерные микропроцессоры, микропроцессоры в числовом программном управлении и робототехнике, медицинские инструменты, одеяла для гипотермии, фармацевтические холодильники — портативные и стационарные, анализаторы крови, подготовка и хранение тканей, оборудование для ресторанов, дозаторы сливок и масла.
5. Прочее: Холодильники для гостиничных номеров, автомобильные мини-холодильники, охладители автомобильных уплотнений, охладители питьевой воды для самолетов.

#Программа машиностроения в IILMCET #Лучшая в регионе #Навыки трудоустройства #ME @IILMCET.

Посетите нас на http://iilmcet.ac.in/

Как работает модуль термоэлектрического охладителя? — Термокнижка

Термоэлектрический охладитель

 (TEC) – это полупроводниковый электронный компонент, работающий на эффекте Пельтье, который в зависимости от применения работает как небольшой холодильник или тепловой насос. Когда через него протекает постоянный ток, одна сторона становится холодной, а другая — горячей, но для непрерывной откачки тепла с холодной стороны и поддержания ее более низкой температуры требуется сток на горячей стороне ТЭО.

Чтобы различать электрические свойства материалов, мы можем сгруппировать их в три раздела:

(а) проводники
(б) полупроводники
(в) изоляторы.

Эти материалы классифицируются как твердые тела, металлы и изоляторы в соответствии с расположением зон проводимости и валентных зон.

Диаграммы энергетических диапазонов показывают энергетические уровни электронов в материале. Нас интересуют только две зоны, зона проводимости и валентная зона.Валентная зона занята электронами с самым высоким энергетическим уровнем из тех, которые все еще связаны с их родительскими атомами, это самые внешние (или валентные) электроны. Зона проводимости занята электронами, свободными от родительских атомов. Эти электроны могут свободно перемещаться в материале. (При приложении напряжения эти электроны будут дрейфовать, создавая электрический ток.) ​​В полупроводниках существует зазор между валентной зоной и зоной проводимости. Эта энергетическая щель отражает количество энергии, которое потребуется для отрыва электрона от родительского атома (т.е. перевести его из валентной зоны в зону проводимости).

На изображениях ниже показаны запрещенные зоны во всех трех случаях.

Полупроводники в основном подразделяются на две категории: внутренние и внешние .

Собственный полупроводниковый материал химически очень чист и обладает плохой проводимостью. Он имеет равное количество отрицательных носителей (электронов) и положительных носителей (дырок).

Где внешний полупроводник — это улучшенный собственный полупроводник с небольшим количеством примесей, добавленных в процессе, известном как легирование, которое изменяет электрические свойства полупроводника и улучшает его проводимость.Введение примесей в полупроводниковые материалы (процесс легирования ) может контролировать их проводимость.

В процессе легирования образуются две группы полупроводников: проводник с отрицательным зарядом ( n-типа ) и проводник с положительным зарядом ( p-типа ).

Пятивалентные примеси

(5 валентных электронов) производят полупроводники n-типа, добавляя дополнительные электроны.

Трехвалентные примеси

(3 валентных электрона) производят полупроводники p-типа, создавая «дырку» или дефицит электрона.

Как работает ТИК?

Идея состоит в том, чтобы поглощать энергию на одном конце и излучать на другом. Для этого комбинация полупроводника и металла (переходы металл-полупроводник) выполнена таким образом, что проходящие электроны в цепи падают или поднимаются из зоны проводимости в валентную зону или наоборот, чтобы выделять или поглощать тепло на соответствующих концах.

Когда на пару подается постоянный ток, электрон, перемещающийся из металла в полупроводник p-типа, выделяет энергию в виде тепла, чтобы попасть в валентную зону.Эта выделяющаяся энергия нагревает металл. И наоборот, электрон поглощает энергию по мере того, как он возвращается в центральную металлическую область и снова продвигается в зону проводимости полупроводника n-типа. Поглощение тепла приводит к активному охлаждению в этой области металла. Наконец, электрон покидает зону проводимости материала n-типа, выделяя тепло в последнюю металлическую область.

Статьи по теме :

Международный журнал научных и технологических исследований

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В IJSTR (ISSN 2277-8616)  — 

International Journal of Scientific & Technology Research — это международный журнал с открытым доступом, посвященный различным областям науки, техники и технологий, в котором особое внимание уделяется новым исследованиям, разработкам и их применению.

Приветствуются статьи, сообщающие об оригинальных исследованиях или расширенных версиях уже опубликованных статей для конференций/журналов. Статьи для публикации отбираются на основе рецензирования, чтобы гарантировать оригинальность, актуальность и удобочитаемость.

IJSTR обеспечивает широкую политику индексации, чтобы сделать опубликованные статьи заметными для научного сообщества.

IJSTR является частью экологически чистого сообщества и предпочитает режим электронной публикации как онлайновый «ЗЕЛЕНЫЙ журнал».

 

Приглашаем вас представить высококачественные статьи для рецензирования и возможной публикации во всех областях техники, науки и техники.Все авторы должны согласовать содержание рукописи и ее представление для публикации в этом журнале, прежде чем она будет передана нам. Рукописи должны быть представлены через онлайн-подачу


IJSTR приветствует ученых, которые заинтересованы в работе в качестве добровольных рецензентов. Рецензенты должны проявить интерес, отправив нам свои полные биографические данные. Рецензенты определяют качество материалов.Поскольку ожидается, что они будут экспертами в своих областях, они должны прокомментировать значимость рецензируемой рукописи и то, способствует ли исследование знаниям и продвижению как теории, так и практики в этой области. Заинтересованным рецензентам предлагается отправить свое резюме и краткое изложение конкретных знаний и интересов по адресу [email protected]

.

IJSTR публикует статьи, посвященные исследованиям, разработкам и применению в области техники, науки и технологий.Все рукописи предварительно рецензируются редакционной комиссией. Вклады должны быть оригинальными, ранее или одновременно не публиковавшимися в других местах, и подвергаться критическому анализу перед публикацией. Статьи, которые должны быть написаны на английском языке, должны иметь правильную грамматику и правильную терминологию.


IJSTR — международный рецензируемый электронный онлайн-журнал, публикуемый ежемесячно. Цель и сфера деятельности журнала — предоставить академическую среду и важную ссылку для продвижения и распространения результатов исследований, которые поддерживают обучение, преподавание и исследования на высоком уровне в области инженерии, науки и технологий.Приветствуются оригинальные теоретические работы и прикладные исследования, которые способствуют лучшему пониманию инженерных, научных и технологических задач.

Часто задаваемые вопросы и техническая информация — TE Technology

Нажмите на интересующий раздел:

Часто задаваемые вопросы по термоэлектрике

1. Как работает термоэлектрический модуль?

Термоэлектрические модули представляют собой твердотельные тепловые насосы, работающие на эффекте Пельтье (см. определения).Термоэлектрический модуль состоит из массива полупроводниковых элементов p- и n-типа, сильно легированных электрическими носителями. Элементы расположены в массив, который электрически соединен последовательно, но термически соединен параллельно. Затем этот массив прикрепляется к двум керамическим подложкам, по одной с каждой стороны элементов (см. рисунок ниже). Давайте рассмотрим, как происходит теплопередача при прохождении электронов через одну пару элементов p- и n-типа (часто называемую «парой») внутри термоэлектрического модуля:

Полупроводник p-типа легирован определенными атомами, которые имеют меньше электронов, чем необходимо для завершения атомных связей в кристаллической решетке.Когда прикладывается напряжение, электроны проводимости стремятся завершить атомные связи. Когда электроны проводимости делают это, они оставляют «дыры», которые по существу представляют собой атомы внутри кристаллической решетки, которые теперь имеют локальные положительные заряды. Затем электроны постоянно падают и выталкиваются из отверстий и движутся к следующему доступному отверстию. По сути, именно дырки действуют как электрические носители.

Электроны движутся гораздо легче в медных проводниках, чем в полупроводниках.Когда электроны покидают p-тип и входят в медь на холодной стороне, в p-типе образуются дырки, поскольку электроны выпрыгивают на более высокий энергетический уровень, чтобы соответствовать уровню энергии электронов, уже движущихся в меди. Дополнительная энергия для создания этих отверстий поступает за счет поглощения тепла. Между тем, вновь созданные отверстия перемещаются вниз к меди на горячей стороне. Электроны с горячей стороны меди переходят в p-тип и падают в дырки, высвобождая избыточную энергию в виде тепла.

Полупроводник n-типа легирован атомами, которые обеспечивают больше электронов, чем необходимо для завершения атомных связей в кристаллической решетке. При приложении напряжения эти дополнительные электроны легко перемещаются в зону проводимости. Однако требуется дополнительная энергия, чтобы электроны n-типа соответствовали уровню энергии входящих электронов с холодной стороны меди. Дополнительная энергия поступает за счет поглощения тепла. Наконец, когда электроны покидают горячую сторону n-типа, они снова могут свободно перемещаться в меди.Они опускаются на более низкий энергетический уровень и при этом выделяют тепло.

Приведенное выше объяснение является неточным, поскольку оно не охватывает всех деталей, но оно служит для словесного объяснения очень сложных физических взаимодействий. Суть в том, что тепло всегда поглощается на холодной стороне элементов n- и p-типа, а тепло всегда выделяется на горячей стороне термоэлектрического элемента. Тепловая мощность модуля пропорциональна току и зависит от геометрии элемента, количества пар и свойств материала.

Вернуться к началу

2. Какое математическое уравнение описывает работу термоэлектрического модуля?

На рисунке выше показана термоэлектрическая пара.2 * R * L/A – K * A/L * (Th – Tc)]
V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]

Первый член Qc, S*I*Tc, представляет собой охлаждающий эффект Пельтье.2*R*L/A представляет собой эффект джоулевого нагрева, связанный с прохождением электрического тока через сопротивление. Джоулево тепло распределяется по всему элементу, поэтому 1/2 теплоты уходит на холодную сторону, а 1/2 теплоты идет на горячую сторону. Последний член, K*A/L*(Th-Tc), представляет собой эффект Фурье, при котором тепло передается от более высокой температуры к более низкой температуре. Так, при охлаждении Пельтье уменьшаются потери, связанные с электрическим сопротивлением и теплопроводностью.

Для напряжения первый член S*(Th-Tc) представляет собой напряжение Зеебека.Второй член, I*R*L/A, представляет собой напряжение, связанное с законом Ома.

Эти уравнения очень упрощены и предназначены для демонстрации основной идеи, лежащей в основе расчетов. Настоящие дифференциальные уравнения не имеют решения в закрытой форме, поскольку S, R и K зависят от температуры. К сожалению, предположение о постоянных свойствах может привести к значительным ошибкам.

TE Technology использует специальное запатентованное программное обеспечение для моделирования, которое учитывает температурную зависимость свойств термоэлектрического материала, а также все соответствующие аспекты проектирования всей системы.Программное обеспечение использует данные о свойствах материалов из реальных результатов испытаний термоэлектрических модулей, поэтому оно дает очень точные результаты. Когда мы создаем индивидуальный кулер для вашего приложения, такая высокая точность означает, что вам обычно нужен только один прототип для проверки эффективности охлаждения.

Вернуться к началу

3. В чем преимущества термоэлектрической установки перед компрессором?

Термоэлектрические модули не имеют движущихся частей и не требуют использования хлорфторуглеродов.Поэтому они безопасны для окружающей среды, надежны по своей сути и практически не требуют технического обслуживания. Они могут работать в любом положении и идеально подходят для охлаждения устройств, чувствительных к механическим вибрациям. Их компактный размер также делает их идеальными для приложений с ограниченным размером или весом, где даже самый маленький компрессор будет иметь избыточную мощность. Их способность нагреваться и охлаждаться за счет простого изменения направления тока полезна для приложений, где необходимы как нагрев, так и охлаждение, или где критически важен точный контроль температуры.

Вернуться к началу

4. Какие отрасли промышленности обслуживает термоэлектрика?

Термоэлектрические охладители используются в самых требовательных отраслях, таких как медицина, лаборатория, аэрокосмическая, полупроводниковая, телекоммуникационная, промышленная и потребительская. Область применения варьируется от простых холодильников для еды и напитков для дневного пикника до чрезвычайно сложных систем контроля температуры в ракетах и ​​космических кораблях.

Термоэлектрический охладитель позволяет снизить температуру объекта ниже температуры окружающей среды, а также стабилизировать температуру объектов выше температуры окружающей среды.Термоэлектрический охладитель отличается от радиатора тем, что он обеспечивает активное охлаждение, в отличие от радиатора, который обеспечивает только пассивное охлаждение.

Термоэлектрические охладители

могут использоваться для приложений, требующих отвода тепла в диапазоне от милливатт до нескольких тысяч ватт. Однако в термоэлектрике действует общая аксиома: чем меньше, тем лучше. Термоэлектрический охладитель наиболее удобен при использовании в тех случаях, когда даже самая маленькая система парового компрессора обеспечивает гораздо большее охлаждение, чем необходимо.В этих ситуациях термоэлектрический охладитель может обеспечить решение, которое меньше по размеру, меньше весит и является более надежным, чем сравнительно небольшая компрессорная система.

Однако в последние годы наблюдается тенденция к увеличению размеров термоэлектрических систем. Поскольку источники питания становятся менее дорогими, это привело к снижению стоимости всей термоэлектрической системы (охладитель, источник питания и регулятор температуры), поэтому более мощные системы теперь более востребованы на рынке. Системы с мощностью в диапазоне 200-400 Вт становятся все более распространенными, хотя они все еще не так распространены, как системы меньшего размера с охлаждающей способностью ниже 100 Вт.

Большие термоэлектрические системы в киловаттном диапазоне были построены для специализированных применений, таких как охлаждение внутри подводных лодок и железнодорожных вагонов или охлаждающие технологические ванны в специализированных областях, таких как производство полупроводников. В случаях, когда термоэлектрические охладители используются для таких больших приложений, как правило, была веская причина, по которой система парового компрессора не использовалась (например, необходимо минимизировать вибрацию или требуется точный контроль температуры).В этом случае дополнительные затраты и более высокое энергопотребление термоэлектрического охладителя могут быть оправданы.

Типичные области применения термоэлектрических охладителей включают:

Лазерные диоды

Приборы лабораторные

Температурные бани

Электронные корпуса

Холодильники

Телекоммуникационное оборудование

Вернуться к началу

5. Каков КПД термоэлектрического модуля?

Технически, слово «эффективность» относится к отношению количества работы, которую человек получает от машины, к количеству потребляемой мощности.В приложениях с тепловым насосом этот термин используется редко, потому что можно удалить больше тепла, чем количество потребляемой мощности, необходимой для перемещения этого тепла. Для термоэлектрических модулей стандартно использовать термин «коэффициент полезного действия», а не «эффективность». Коэффициент полезного действия (КПД) представляет собой количество перекачиваемого тепла, деленное на количество подаваемой электроэнергии.

COP зависит от тепловой нагрузки, входной мощности и требуемой разницы температур. Как правило, COP находится в пределах 0.3 и 0,7 для одноступенчатых приложений. Тем не менее, COP выше 1,0 может быть достигнуто, особенно когда модуль работает против положительной разницы температур (то есть, когда модуль отводит тепло от объекта, который теплее окружающей среды). На рисунке ниже показан нормализованный график зависимости COP от I/Imax (отношение входного тока к спецификации модуля Imax). Каждая строка соответствует константе DT/DTmax (отношение требуемой разности температур к спецификации DTmax модуля).

Вернуться к началу

6. Хочу сделать свой блок охлаждения. Как выбрать правильный модуль для моей системы?

Вы можете использовать нашу программу выбора модулей на Peltier-Thermoelectric-Cooler-Module-Selector. Подробную инструкцию по использованию программы совместно с вашей тепловой моделью можно скачать оттуда. Мы видели, что другие модульные программы основывают производительность и рекомендации на определенных предположениях, которые в противном случае могут привести к значительным ошибкам.Наша программа выбора модуля не делает никаких предположений о конструкции вашей системы — рекомендации основаны на рабочих температурах модуля, тепловой нагрузке и DTmax. Это делает процесс выбора более точным, поскольку вы знаете, какие предположения делаются. Имейте в виду, что правильный выбор модуля — это повторяющийся процесс, требующий времени и исследований. Если вы не хотите тратить время и деньги на выбор собственного модуля, разработку собственной системы, наличие необходимой квалифицированной рабочей силы для ее сборки и т. д., то у нас есть настоятельно рекомендуемая альтернатива: стандартные (или нестандартные) блоки охлаждения. Вся тяжелая работа уже проделана нами, когда вы покупаете сборку от TE Technology.

Однако, если вы уверены, что хотите сделать свой собственный блок охлаждения, вот краткое описание того, что для этого нужно:

Сначала вы должны определить свои рабочие температуры и количество тепла, которое вам нужно удалить. Основываясь на этих параметрах, программа выбора модуля поможет вам выбрать модуль с наименьшим энергопотреблением, наименьшим размером или их комбинацией.

Затем вы анализируете свою тепловую систему на основе размера и рабочего напряжения и тока для выбранного модуля. На этом этапе вы убедитесь, что рабочие температуры и тепловая нагрузка, которые вы использовали для выбора модуля, являются реалистичными. Если анализ показывает, что ваши цифры были реалистичными, то с вами покончено. В противном случае вы должны ввести новую тепловую нагрузку и рабочие температуры и повторять процесс до тех пор, пока выбранный вами модуль не будет соответствовать вашим окончательным требованиям.

Вернуться к началу

7.Насколько надежны термоэлектрические системы?

Термоэлектрические системы очень надежны при условии, что они установлены и используются надлежащим образом. Конкретную надежность термоэлектрических охладителей, как правило, трудно определить, поскольку частота отказов сильно зависит от конкретного применения. Термоэлектрические модули, находящиеся в установившемся режиме (постоянная мощность, тепловая нагрузка, температура и т. д.), могут иметь среднее время наработки на отказ (MTBF) более 200 000 часов.Тем не менее, приложения, включающие термоциклирование, показывают значительно худшие показатели среднего времени безотказной работы, особенно когда охладители TE циклически работают до высокой температуры. При термоциклировании более подходящей мерой надежности является не время, а количество циклов.

Все материалы расширяются или сжимаются при нагревании или охлаждении. Различные материалы расширяются с разной скоростью. Скорость расширения определяется свойством материала, называемым коэффициентом теплового расширения (КТР). Как правило, по мере того, как холодная сторона модуля становится холоднее, он сжимается, а когда нагревается горячая сторона, он расширяется.Это изгибает термоэлектрические элементы и их паяные соединения. Кроме того, поскольку модуль изготовлен из нескольких разных материалов, возникает дополнительное напряжение просто потому, что сами материалы расширяются/сжимаются с разной скоростью. После многократного термоциклирования припойные соединения в модуле утомляются, и электрическое сопротивление увеличивается. Производительность охлаждения снижается, и со временем модуль становится неработоспособным. Таким образом, «точка отказа» зависит от рабочей температуры, количества температурных циклов и степени деградации конкретной системы, прежде чем производительность станет неприемлемой.Все термоэлектрические модули (независимо от производителя) испытывают одинаковые эксплуатационные нагрузки, но то, как они переносят эти нагрузки, зависит от качества сборки — выбор производителя с хорошими прочными паяными соединениями обязателен! (Конечно, мы уделяем особое внимание тому, чтобы наши модули имели паяные соединения самого высокого качества.)

Аналогичное явление возникает, когда модуль припаивается или приклеивается эпоксидной смолой к радиатору. Точка «нулевого напряжения» (то есть точка, в которой нет внутреннего напряжения из-за несоответствия КТР) замерзнет между керамической подложкой и радиатором, когда припой или эпоксидная смола станут жесткими при некоторой температуре, которая обычно отличается от рабочая температура.Другими словами, модуль подвергается предварительному напряжению, когда модуль и припой остывают до комнатной температуры (при условии, что модуль припаян к радиатору).

Поскольку узел подвергается термическому циклированию, не только сам модуль подвергается усталостному напряжению, но и линия соединения между модулем и радиатором. Опять же, разные материалы будут расширяться с разной скоростью. Радиатор, припой (или эпоксидная смола) и модуль будут расширяться по-разному. Это может быть особенно хлопотно, потому что соединение потенциально может выйти из строя в локальных точках.Модуль может перегреться в этих локальных точках, что усугубит проблему. Вот почему мы не рекомендуем припаивать (или заливать эпоксидной смолой) модуль к его радиатору. Если вы припаиваете (или заливаете эпоксидной смолой) модули, мы рекомендуем подвергнуть готовую сборку термическому циклу, чтобы обеспечить достаточный срок службы.

TE Technology не публикует данные о надежности термоэлектрических охладителей для общего пользования. Данные о надежности действительны только для условий, в которых проводилось испытание, и не обязательно применимы к другим конфигурациям.Существует множество параметров и условий применения, которые влияют на надежность. Сборка кулера, методы монтажа, источник питания, системы и методы контроля температуры, а также температурные профили — вот лишь несколько факторов, сочетание которых может привести к частоте отказов в диапазоне от чрезвычайно низкой до очень высокой. Опять же, «точка отказа» специфична для каждого приложения.

Также может быть компромисс между тепловыми характеристиками охладителя, стоимостью изготовления охладителя и надежностью в отношении термоциклирования или других факторов.Например, наша линейка стандартных охлаждающих узлов оптимизирована для нашего типичного клиента — эти клиенты не используют систему в условиях повторяющихся термоциклов и, следовательно, не хотят платить (по стоимости или производительности) за кулер, оптимизированный для термоциклирования.

Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если ваше приложение связано с термоциклированием. Возможно, мы сможем предоставить незапатентованные результаты испытаний, которые в какой-то степени могут быть применимы; если нет, мы можем помочь вам с программой тестирования, чтобы у вас были данные для определения того, насколько система охлаждения подходит для вашего приложения.Чтобы оценить истинную надежность, мы рекомендуем протестировать все системы охлаждения в реальных условиях.

Ниже приведены лишь несколько комментариев, касающихся общих тенденций в отношении надежности:

а) Термоэлектрические модули обладают относительно высокой механической прочностью на сжатие, но сравнительно низкой прочностью на растяжение и сдвиг. Следовательно, ТЭ-модуль не следует использовать для поддержки веса, который, в частности, может подвергнуть его растяжению или напряжению сдвига. Кроме того, в приложениях, где будут присутствовать удары и вибрация, термоэлектрический модуль следует зажать между двумя пластинами, а не использовать припой или эпоксидную смолу для крепления модуля к его радиатору.При правильном монтаже термоэлектрические модули успешно отвечают требованиям к ударам и вибрации в аэрокосмической, военной и других подобных средах. Кроме того, наша заливка обеспечивает повышенную механическую прочность. На самом деле наша заливка изначально была разработана для того, чтобы модули могли выдерживать нагрузки при запуске баллистических ракет. Для получения дополнительной информации нажмите здесь. Кроме того, загрузите tem_(thermoelectric_module)_mounting_procedure.pdf [Документ Adobe PDF] для получения дополнительной информации о надлежащих методах монтажа.

Аналогично, при использовании нескольких модулей в сборке они должны иметь общую высоту с точностью до 0.025 мм. В противном случае неравномерное усилие зажима может привести к поломке модуля.

b) Нельзя допускать попадания влаги внутрь термоэлектрического модуля, чтобы предотвратить как снижение охлаждающей способности, так и возможную коррозию материалов модуля. Дополнительную информацию см. в разделе Защита от влаги.

c) Применение, связанное с большими перепадами температуры или термоциклированием, может вызвать термическую усталостную нагрузку. Опять же, термоэлектрические модули нельзя устанавливать с помощью припоя или эпоксидной смолы.Такие способы монтажа могут привести к концентрации напряжений из-за различных несоответствий коэффициентов теплового расширения. Мы настоятельно рекомендуем монтировать модули с помощью зажима (сжатия) и использования термопасты или гибкого монтажного материала, такого как прокладка для термопереноса, в качестве интерфейса между модулем и пластиной. В любом случае, жесткий монтаж вообще не рекомендуется для модулей размером более 15 кв. мм.

Чтобы свести к минимуму влияние термоциклирования, сведите к минимуму температурный диапазон цикла и минимизируйте количество термоциклов.Если термоциклирование является обязательным, вам следует выбрать физически небольшой модуль с большой площадью пеллет. (Пеллета — это термоэлектрический элемент, используемый в модуле. В номере детали модуля вторая цифра определяет ширину каждой таблетки в мм, что, в свою очередь, определяет площадь основания.) Таким образом, чем меньше размер модуля, тем больше он, как правило, надежен, и чем больше площадь контакта с пеллетами, тем он более надежен. Кроме того, при необходимости модули можно настроить так, чтобы они лучше справлялись с термоциклированием.

d) Методы контроля температуры также влияют на надежность термоэлектрического модуля. Линейное управление или управление с широтно-импульсной модуляцией (частота не менее 300 Гц) всегда следует выбирать вместо управления ВКЛ/ВЫКЛ для обеспечения большей надежности. Контроллер типа ВКЛ/ВЫКЛ в основном вызывает термоциклирование, поэтому его следует избегать.

e) Воздействие высоких температур должно быть сведено к минимуму, чтобы повысить надежность. Стандартные модули рассчитаны на максимальную температуру 80 °C. Высокотемпературные модули рассчитаны на 200 °C модулей.Однако эти температурные пределы несколько условны. Все модули, независимо от производителя, будут подвергаться воздействию высоких температур. Некоторые, конечно, более устойчивы к изменениям, чем другие.

Модуль состоит из никелированных медных проводников для электрического соединения термоэлектрических таблеток друг с другом. Медь имеет тенденцию диффундировать в термоэлектрический материал, что ухудшает рабочие характеристики. Таким образом, никелирование добавляется, чтобы служить диффузионным барьером для меди.К сожалению, никель не является идеальным барьером, и атомы меди все равно будут диффундировать, хотя и гораздо медленнее, чем если бы никелевого барьера вообще не было. Скорость диффузии обычно увеличивается экспоненциально с температурой: чем выше рабочая температура, тем быстрее будет происходить диффузия и соответствующее ухудшение характеристик. Однако, в частности, с модулем на 80 °C, при 85 °C компоненты припоя могут начать мигрировать по плоскостям спайности термоэлектрического материала из-за предполагаемой незначительной эвтектической реакции.Это приводит к механически слабому паяному соединению и физическому расширению таблетки.

Температурные характеристики модулей зависят от технологии их изготовления. В модуле на 80 °C используется припой, который плавится при 140 °C. У него отличные электрические контакты. Модуль на 200 °C также имеет два никелевых барьера: слой никеля на медном язычке и слой никеля на концах таблетки. Припой плавится при 232°С.

f) Дополнительную информацию можно найти, загрузив публикации о надежности на странице Downloads.

г) Не все термоэлектрические модули сделаны одинаково качественно! Разные производители используют разные технологии, и мы наблюдали сильно различающееся качество при сравнении модулей одинакового размера и емкости от разных производителей. Неправильная пайка, неправильная металлизация керамики и неправильное никелирование — вот лишь некоторые из потенциальных проблем, которые могут снизить надежность. Будьте внимательны при выборе поставщика модуля!

Вернуться к началу

8.Будет ли TE Technology заниматься контрактным производством?

TE Technology занимается контрактным производством для компаний, которые уже разработали термоэлектрическую конструкцию и хотели бы найти компанию для производства своей детали. У нас есть собственные современные возможности механической обработки, а также полный испытательный отдел контроля окружающей среды. Когда компании суммируют затраты на инженеров-теплоэлектриков, сборщиков, инвентарь и производственные площади вместе с затратами на проектирование, техническое обслуживание и калибровку необходимого термоэлектрического испытательного оборудования, они обнаруживают, что это дороже, чем само сырье.Благодаря аутсорсингу эти клиенты сокращают свои накладные расходы, получая при этом неизменно превосходное качество сборки. Независимо от того, насколько малы или велики ваши производственные мощности, если вы хотите изучить этот вариант, отправьте нам спецификации вашего термоэлектрического охлаждающего узла с требуемым количеством, и мы будем рады процитировать.

Вернуться к началу

9. Могу ли я использовать термоэлектрический холодильник в качестве нагревателя?

Термоэлектрические охладители действительно можно использовать для очень эффективного и экономичного обогрева.Поскольку термоэлектрические охладители являются твердотельными тепловыми насосами, они могут активно перекачивать тепло из окружающей среды в дополнение к эффекту нагрева, возникающему за счет электрического сопротивления самого охладителя. Таким образом, термоэлектрический охладитель может быть эффективнее резистивного нагревателя (в определенных пределах). Нагрев может быть настолько эффективным, что вы можете очень легко заставить модуль достичь точки плавления припоя! Необходимо следить за тем, чтобы модуль не перегревался.

Если вы заинтересованы в использовании одного из наших стандартных блоков охлаждения для охлаждения и/или обогрева, проконсультируйтесь с нами, чтобы определить, какой блок подойдет лучше всего.

Если вы заинтересованы в создании собственной сборки, вы можете использовать графики охлаждающей способности термоэлектрического модуля, чтобы оценить, сколько нагрева может быть сделано. Общая тепловая нагрузка рассчитывается путем предварительной оценки разницы температур в модуле и предположения о входном токе для любого конкретного модуля. Определяет активное количество тепла, которое модуль может перекачивать из окружающей среды. Сочетание этого с общей потребляемой мощностью определяет, сколько общего нагрева может сделать модуль.Затем вы повторите предположение о разнице температур на основе тепловых сопротивлений к модулю и от него и соответствующих передаваемых тепловых нагрузок.

Модуль может обеспечить нагрев, при котором разница температур по модулю больше, чем его DTmax. Однако в таких случаях модуль не может качать какое-либо активное тепло, и тогда модуль будет действовать по существу как резистивный нагреватель.

Если вы планируете использовать циклы изменения температуры, вы можете использовать один из наших биполярных контроллеров температуры.Эти контроллеры автоматически определяют, требуется ли обогрев или охлаждение, основываясь только на заданном значении. (Пожалуйста, также просмотрите FAQ # 7 для вопросов о надежности модуля.) Если вам нужно только нагревать или охлаждать выше или ниже температуры окружающей среды, может работать контроллер только для нагрева/только для охлаждения.

Вернуться к началу

10. Насколько большим или маленьким может быть термоэлектрический холодильник?

Существуют практические ограничения на размеры отдельных модулей или блоков охлаждения. Микромодули, например, дороже в производстве, потому что они менее подходят для автоматизированной обработки.Для более крупных модулей коэффициенты теплового расширения и стоимость, как правило, ограничивают термоэлектрические модули определенной физической площадью.

Для охлаждающих узлов минимальный размер может быть ограничен минимальными требованиями, необходимыми для обеспечения достаточного отвода тепла. Максимальный размер ограничен требованиями монтажных плат. Если пластины становятся слишком большими, становится слишком сложно поддерживать достаточную плоскостность поверхности. Как правило, когда требуется большая охлаждающая способность, чем может обеспечить кулер самого большого размера, используется несколько кулеров, а не один гигантский кулер.Приблизительно говоря, размер самого большого индивидуального кулера составляет примерно 254 мм x 177 мм, как у нашего стандартного CP-200. Однако всегда есть исключения; это всего лишь общие рекомендации.

Вернуться к началу

11. Как лучше всего питать термоэлектрический охладитель?

а) В идеале термоэлектрические охладители должны работать только на постоянном токе для достижения наилучших результатов. Однако коэффициент пульсаций 10 % приведет к ухудшению разницы температур только на 1 %.Большинство блоков питания имеют лучшую фильтрацию, поэтому пульсации вряд ли будут проблемой.

b) Следует соблюдать осторожность, чтобы не перегрузить охладитель. Перегрузка кулера может привести к непреднамеренному превышению номинальных температур и повреждению кулера.

в) Потребляемая мощность для максимальной эффективности кулера не соответствует его максимальному рабочему напряжению и току. Когда желательна максимальная эффективность, подаваемая мощность обычно должна составлять от 1/3 до 2/3 спецификаций Vmax и Imax модуля (модулей), используемых в сборке.

d) Если используется регулятор температуры, он должен быть линейного типа или с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), чтобы свести к минимуму любые вредные эффекты циклического изменения температуры. Следует соблюдать осторожность, чтобы использовать частоту ШИМ, достаточно быструю, чтобы внутри устройства не возникало теплового цикла. Контроллеры TE Technology используют частотный диапазон примерно от 300 Гц до 3000 Гц.

Вернуться к началу

12. Как именно термоэлектрический холодильник может поддерживать температуру?

Существует множество факторов, которые способствуют или снижают общую стабильность системы.Однако термоэлектрический охладитель может обеспечить очень высокую степень температурной стабильности, поскольку степень охлаждения, которую он обеспечивает, пропорциональна приложенному току. Один из наших клиентов сообщил о стабильности в пределах +/-0,0003 °C. Однако достижение такого уровня стабильности требует значительных усилий. В конечном итоге ответ на этот вопрос зависит от контроллера и его разрешающей способности, времени отклика конкретной холодильной установки и времени отклика охлаждаемого объекта.

Вернуться к началу

13. В каких диапазонах температур может работать термоэлектрический охладитель?

Подавляющее большинство применений связано с разницей температур менее 60 °C в модуле TE и менее 45 °C между охлаждаемым объектом и окружающей средой. Одно специальное приложение, которое мы создали, включало охлаждение до 145 К. Однако это потребовало особых усилий для достижения незначительного количества теплового насоса. В любом случае диапазон температур будет зависеть от множества факторов, главным образом от количества ступеней.При размещении модулей один поверх другого каждый модуль или каскад действует как электронный радиатор для модуля над ним. С увеличением количества ступеней увеличивается и достижимая разница температур. К сожалению, мощность теплового насоса снижается.

Вернуться к началу

14. Какие температуры окружающей среды выдерживают термоэлектрические охладители?

Максимальная температура окружающей среды будет зависеть от желаемой надежности, радиатора, количества рассеиваемого тепла и номинальной температуры модуля или других компонентов системы (таких как вентиляторы и изоляционные материалы).Обычно максимальная температура окружающей среды ограничивается примерно 50 °C для стандартных кулеров, в которых используются радиаторы с вентиляторным охлаждением. Однако кулеры, использующие высокотемпературные модули, могут работать и при более высоких температурах окружающей среды. Однако большинство имеющихся в продаже вентиляторов имеют максимальную рабочую температуру от -10 °C до +70 °C. Обязательно проконсультируйтесь с нами, чтобы узнать, возможна ли работа при более высоких температурах окружающей среды.

Вернуться к началу

15. Как определить, подходит ли термоэлектрическое охлаждение для моего приложения?

Термоэлектрическое охлаждение идеально подходит для очень небольших систем охлаждения.Термоэлектрики также идеальны, когда требуется как нагрев, так и охлаждение, а также когда требуется точный контроль температуры. Термоэлектрические системы также идеально подходят для применения в аэрокосмической отрасли, поскольку охладитель может быть установлен в любом положении и при этом функционировать должным образом. Однако по мере увеличения тепловой нагрузки преимущества термоэлектрического охлаждения по сравнению с компрессорными системами уменьшаются. При оценке только на основе тепловой нагрузки компрессорная система, вероятно, будет более рентабельной, когда тепловая нагрузка превышает примерно 200 Вт.

Вернуться к началу

16. Почему TE Technology должна изготовить систему для моего приложения?

TE Technology обладает техническими знаниями во всех соответствующих дисциплинах, применимых к термоэлектрике. В каждый продукт вложено более сорока лет термоэлектрического опыта. Кроме того, у нас есть специализированное испытательное оборудование, уникальное для термоэлектрической промышленности, которое позволяет получать быстрые (недорогие) и точные результаты испытаний 100 % нашей продукции (нажмите здесь для получения дополнительной информации).Мы предоставляем надежные, долговечные, экономичные системы, и мы поставляем их вовремя. Наш большой складской запас, современная обработка и обширные глобальные ресурсы обеспечивают дополнительную универсальность от прототипа до серийного производства.

Вернуться к началу

17. Какой тип тестирования рекомендует TE Technology?

TE Technology рекомендует, чтобы все продукты были испытаны в «наихудших» условиях их реального или смоделированного применения. Мы хотим, чтобы наши клиенты чувствовали себя комфортно в том, что система охлаждения отвечает всем их требованиям по пригодности и надежности.Хотя мы не можем сказать нашим клиентам, могут ли определенные продукты быть подходящими или надежными для их конкретных требований, мы можем и тестируем продукты и собираем данные, чтобы клиенты могли принимать обоснованные решения. TE Technology располагает обширным испытательным оборудованием, включая: камеры с регулируемой температурой; корпуса с повышенной влажностью; оборудование для термоциклирования; оборудование для измерения температуры; и термоэлектрические тестеры. TE Technology предлагает ценные услуги по тестированию, поэтому вашей компании не придется «изобретать велосипед».Кроме того, мы можем помочь нашим клиентам в разработке индивидуальных экспериментов по тестированию продуктов. Просто позвоните нам, и мы будем рады обсудить наши различные услуги по тестированию и их стоимость.

Вернуться к началу

18. Какая защита от перегрева мне нужна?

Если приобретается блок охлаждения, мы также рекомендуем использовать защиту от перегрева/понижения температуры, чтобы свести к минимуму потенциальное повреждение охладителей во время работы. Это может произойти, если жидкость (в жидкостном охладителе) замерзнет или если охлаждающая среда (воздух, жидкость и т.) уменьшается, и кулер перегревается. Некоторые клиенты используют наши стандартные контроллеры температуры, такие как TC-48-20, которые имеют схему защиты от перегрева, которая может снизить вероятность возникновения таких ситуаций. Другие заказчики предпочитают включать эту защитную схему в блок питания. Конечно, мы в TE Technology рады помочь нашим клиентам в выборе типа защиты, который может быть наиболее эффективным для их систем. Обратите внимание, что стандартные кулеры не оснащены защитой от перегрева/понижения температуры, если не указано иное.Если это не указано, заказчик несет ответственность за обеспечение этой защиты или запрос на включение защиты от перегрева. Мы разработали и интегрировали многие из этих средств защиты в продукты на нашем предприятии. Просто свяжитесь с нами, чтобы обсудить ваши варианты.

Вернуться к началу

19. Как работают контроллеры с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ)?

При использовании ШИМ питание устройства TE быстро включается и выключается с постоянной частотой.Это создает прямоугольный «импульс» мощности с постоянным периодом времени. Время «ON» или длительность импульса можно изменять для создания среднего выходного напряжения (Vaverage), которое требуется устройству TE для поддержания заданной температуры (рис. 19.1)

Рисунок 19.1

Импульсы «ВКЛ» и «ВЫКЛ» происходят так быстро, что модуль не успевает изменить температуру в ответ на каждый электрический импульс. Вместо этого модуль предполагает разность температур относительно Vaverage.При правильной настройке контроллера термоциклирование исключается. Таким образом, эти контроллеры не снижают надежность модуля из-за термоциклирования, как это сделал бы термостатический или медленный контроллер «ВКЛ-ВЫКЛ».

Все контроллеры TE Technology требуют некоторого минимального напряжения для работы встроенного микропроцессора. Минимальное напряжение может составлять от 9 до 50 В постоянного тока, в зависимости от контроллера. Если термоэлектрическая нагрузка также может управляться этим входным напряжением, то для приложения требуется только один источник питания.Все стандартные термоэлектрические охлаждающие сборки TE Technology сконструированы таким образом, что сборка и контроллер могут работать от одного источника питания.

При работе от одного источника питания входное напряжение контроллера температуры будет определять выходное напряжение во время «ВКЛ» части сигнала, а Vaverage будет варьироваться от 0 В до V+ в зависимости от отношения времени «ВКЛ» к « Время отключения. В сигналах, показанных выше, V+ равно входному напряжению от источника питания, и во время цикла «ВКЛ» сигнала V+ будет приложено к термоэлектрической нагрузке.Поэтому при использовании одного источника питания следует выбирать входное напряжение, не превышающее максимальное значение Vmax охлаждающей сборки или термоэлектрического модуля(ей). При сборке собственной системы охлаждения из термоэлектрических модулей максимальное рабочее напряжение (напряжение на входе контроллера) обычно составляет не более 75% от Vmax модуля. Конечно, если вы подключаете несколько модулей последовательно или в последовательно-параллельной комбинации, Vmax модульной системы будет равна Vmax каждого модуля, умноженной на количество модулей, соединенных последовательно.В этом случае входное напряжение обычно составляет не более 75% модульной системы.

Что произойдет, если вы хотите, чтобы термоэлектрический модуль работал при напряжении, меньшем, чем требуется для работы микропроцессора контроллера? В этом случае следует использовать терморегулятор, позволяющий питать микропроцессорную и термоэлектрическую нагрузку от двух независимых источников питания. В этой конфигурации микропроцессор может питаться от небольшого источника с более высоким напряжением, а термоэлектрическая нагрузка может питаться от источника, который теоретически может иметь напряжение всего 0 В.Снова обращаясь к приведенным выше формам сигналов, это позволяет пользователю выбрать V+, который подходит для низковольтной термоэлектрической нагрузки, при этом обеспечивая достаточное напряжение для работы микропроцессора. Все терморегуляторы TE Technology могут быть оснащены двумя блоками питания.

ШИМ-контроллеры

бывают двух основных разновидностей, и разница между ними определяет, может ли контроллер автоматически изменять направление мощности для достижения как нагрева, так и охлаждения, или он должен быть настроен только на охлаждение или только на обогрев.В базовом контроллере только охлаждение/только обогрев имеется один транзистор, последовательно соединенный с термоэлектрическим модулем и источником питания (рис. 19.2). Этот транзистор действует как переключатель S, который либо замыкается, либо размыкается для включения или выключения питания термоэлектрического модуля. Пользователь должен сообщить контроллеру, если подача большей мощности на термоэлектрический модуль приведет к тому, что датчик температуры станет теплее или холоднее. Если пользователь хочет изменить конфигурацию контроллера с охлаждения на обогрев, провода, идущие от контроллера к термоэлектрическому модулю, должны быть физически перепутаны местами, а контроллер должен быть переконфигурирован так, чтобы он знал, что теперь подача большей мощности имеет обратное значение. влияет на температуру датчика.Преимущество этого типа контроля в том, что он прост и менее затратен.

Рисунок 19.2

Вторая разновидность контроллера — биполярный контроллер. Биполярный контроллер имеет 4 транзистора, действующих как переключатели, которые могут автоматически изменять направление тока, протекающего к термоэлектрическому модулю. Эта схема известна как Н-мост, потому что термоэлектрический модуль и транзисторы образуют на схеме букву «Н».

В этом типе контроллера, когда все переключатели (обозначенные от S1 до S4) разомкнуты, через модуль не протекает ток (Рисунок 19.3). Замыкание переключателей S1 и S4 заставляет ток течь в одном направлении (рис. 19.4). В качестве альтернативы замыкающие выключатели S2 и S3 (теперь S1 и S4 разомкнуты) позволяют изменить направление тока (рис. 19.5). Этот тип схемы управления является более сложным и, следовательно, более дорогим, но это единственное практическое решение, когда приложение может потребовать как нагрева, так и охлаждения для поддержания желаемой температуры.


Рисунок 19.3


Рисунок 19.4


Рис. 19.5

Вернуться к началу

20. Что следует учитывать при использовании охладителя жидкости?

Стандартные охладители жидкости

TE Technology предназначены для охлаждения воды и инертных газов. Этот тип теплообменника идеально подходит для низкой стоимости и высокой производительности. Это позволяет использовать большее количество проходов потока, чем можно было бы получить с теплообменниками, в которых используется одна змеевидная трубка, запрессованная в пластину.

При использовании этого типа обменника необходимо учитывать некоторые особенности.Любая жидкость, которую вы используете в кулерах, будет контактировать с анодированным алюминием, медью и эпоксидной смолой, которая используется для соединения медных трубок. Некоторые жидкости, добавки и ингибиторы коррозии разрушают эпоксидную смолу и разъедают металлические поверхности. Поэтому, если вы планируете использовать какие-либо другие жидкости и/или добавки, вам следует тщательно протестировать устройство в реальных рабочих условиях и температурах, прежде чем использовать его в своем изделии, чтобы убедиться, что оно не будет повреждено. Следует отметить, что коррозия металлических поверхностей может нанести ущерб не только теплопередаче, но и другим компонентам системы.Например, охлаждение соленой воды в морском аквариуме может привести к попаданию меди в воду. Это может повредить или даже убить рыбу, поэтому этот тип жидкостного охладителя не рекомендуется для этого применения. В любом случае вам следует протестировать кулер, чтобы убедиться в его пригодности для конкретного применения.

В связи с этим стандартные жидкостные охладители испытываются под давлением до 410 кПа (60 фунтов на кв. дюйм). Однако рекомендуется, чтобы рабочее давление не превышало 205 кПа (30 фунтов на кв. дюйм). Это следует иметь в виду, если вы непреднамеренно охладите воду до температуры ниже точки замерзания, так как при замерзании вода будет расширяться, и это потенциально может разрушить эпоксидные швы или разорвать саму медную трубку.Возможно, вам также придется учитывать температуру транспортировки и хранения. Если охладитель не опорожнить перед хранением или транспортировкой, это может привести к замерзанию и повреждению. Опять же, если вы используете добавку для снижения стандартной точки замерзания воды (или какой-либо другой жидкости), добавку следует проверить на совместимость.

Термоциклирование также может вызвать проблемы с теплообменником (а также с термоэлектрическими модулями, которые рассматриваются в отдельном разделе часто задаваемых вопросов). Алюминий, эпоксидная смола и медь имеют разные коэффициенты теплового расширения.Следовательно, быстрые изменения температуры могут вызвать напряжение термической усталости, что может привести к утечкам.

TE Technology может заменить стандартный жидкостный теплообменник в системе охлаждения жидкостным теплообменником, в котором жидкость контактирует только с одним материалом. Мы можем предложить теплообменники, которые имеют цельную змеевидную трубку из нержавеющей стали, запрессованную в алюминиевую пластину. Эти теплообменники могут быть присоединены к некоторым из наших стандартных охлаждающих плит, эффективно превращая их в охладители жидкости.Кроме того, в качестве специального устройства медные трубки с эпоксидным покрытием в нашем стандартном жидкостном обменнике можно заменить приваренными алюминиевыми торцевыми крышками и резьбовыми фитингами для входа и выхода жидкости. Этот метод устраняет проблемы совместимости с эпоксидной смолой и проблемы термоциклирования из соображений теплообменника. TE Technology также производит жидкостные теплообменники со складчатыми ребрами и жидкостные теплообменники, изготовленные из цельного блока материала, такого как нержавеющая сталь или медь. Если вы заинтересованы в нестандартных устройствах, пожалуйста, свяжитесь с фабрикой.

Наконец, стандартная производительность чиллеров основана на предположении, что вода течет со скоростью 1,6 л/мин (25 галлонов в час). Производительность изменится, если используется другая жидкость и/или другая скорость потока. Проконсультируйтесь с TE Technology, и мы сможем определить для вас производительность в различных условиях эксплуатации.

Вернуться к началу

21. Каков процесс производственных испытаний всех охлаждающих узлов в TE Technology?

TE Technology проводит многочисленные тесты на уровне компонентов и систем, чтобы гарантировать качество и стабильность производимых нами термоэлектрических систем охлаждения.Каждый шаг является звеном в цепи качества, которая была разработана на основе многолетнего опыта изготовления десятков тысяч охлаждающих узлов.

Процесс начинается с тестирования 100% термоэлектрических (ТЭ) модулей на их термоэлектрические свойства. Каждый модуль тестируется на нашей собственной термоэлектрической испытательной системе, изготовленной по индивидуальному заказу. Эта система измеряет термоэлектрические свойства материала: удельное электрическое сопротивление, теплопроводность, коэффициент Зеебека и добротность. Эти измерения гарантируют, что полупроводники, используемые в модулях, обеспечивают стабильные тепловые и электрические свойства при использовании в охлаждающей сборке.Система также проверяет сопротивление переменному току всего модуля. Эта проверка важна, так как подтверждает, что паяные соединения внутри модуля не повреждены. Например, типичный модуль на 127 пар содержит 254 термоэлектрических элемента и 508 паяных соединений. Если хоть один из этих паяных соединений сломается, весь модуль станет бесполезным. Кроме того, если более одного модуля подключены последовательно, то все модули, подключенные в этой серии, также будут бесполезны. Важно помнить, что иметь в системе «мертвый» модуль гораздо хуже, чем если бы его не было вовсе.Мало того, что мертвые модули не смогут обеспечить сколько-нибудь полезное охлаждение, они также обеспечат путь для утечки тепла с горячей стороны охлаждающего узла обратно на холодную сторону.

Затем компоненты блока охлаждения проверяются, чтобы убедиться, что они обладают физическими характеристиками, необходимыми для эффективной передачи тепла от охладителя через модуль TE и затем в радиатор. Для этого проверяются физические параметры теплообменников и ТЭ модулей.Поверхности теплообменников измеряются на плоскостность и чистоту поверхностей в местах, контактирующих с ТЭ-модулями. Если в охлаждающем узле будет использоваться более одного модуля, высота модулей будет соответствовать друг другу, так что разница по высоте между ними не превысит 0,025 мм. Модули также проверяются, чтобы убедиться, что керамические подложки плоские и параллельные в соответствии со спецификацией.

На данный момент компоненты были проверены, чтобы убедиться, что все компоненты имеют достаточное качество для использования в сборке.Однако само по себе это не гарантирует, что получится хорошая охлаждающая сборка. Есть еще много проблем, которые могут возникнуть в процессе сборки. Три основные проблемы и их тестовые решения следующие:

1) Один или несколько модулей TE непреднамеренно помещены вверх дном в охладитель: модули TE неизменно имеют провода, подключенные к горячей стороне модуля. Без питания модуля это единственный способ отличить горячую сторону модуля от холодной.Когда модули подключаются к жгуту, можно непреднамеренно перевернуть модуль, чтобы он нагревался, а не охлаждался. Это становится легче сделать, если модуль загерметизирован эпоксидной смолой, а модуль лишь немного толще его проводов. Поэтому по мере сборки модули размещаются на радиаторе и кратковременно запитываются слабым током. Затем сборщик проверяет правильность ориентации охлаждающих сторон модулей, прикасаясь к каждому модулю и убеждаясь, что он работает в режиме охлаждения, а не в режиме нагрева.

2) Провод модуля ТЭ закоротил на радиатор или холодоотвод: Если лишний шарик припоя или жила провода коснется радиатора или холодоотвода, напряжение, подаваемое на термоэлектрики, может быть закорочено на металлические поверхности кулер, что создает потенциально опасное состояние для любого, кто прикасается к устройству, когда оно включено. TE Technology проверяет отсутствие коротких замыканий путем измерения высокопотенциального сопротивления между проводкой модуля и открытыми металлическими поверхностями.

3) Неадекватные тепловые интерфейсы. Рассмотрим типичный блок охлаждения, в котором охлаждающий радиатор, модули TE и радиатор скреплены вместе винтами. Винты затягиваются до определенного уровня, что, в свою очередь, приводит к определенному сжимающему усилию на модуле, что обеспечивает тесный тепловой контакт между модулями TE и поверхностями пластин радиатора и холодоотвода. Однако, если в одном из резьбовых отверстий имеется заусенец, если на винте деформирована резьба, если винт слишком длинный или резьбовое отверстие слишком короткое, крутящий момент не будет трансформироваться в надлежащее усилие сжатия.Если термопаста скрывает частичку грязи или волос, термоинтерфейс будет испорчен. Визуальный осмотр для этой проблемы почти невозможен; тем более, что обычно по периметру модулей окружает пароизоляционная прокладка. Компания TE Technology разработала уникальный тест качества теплового перехода для решения этой проблемы. С помощью вышеупомянутого термоэлектрического испытательного оборудования к термоэлектрическим модулям подается слабый ток и создается разница температур между радиатором и холодным радиатором.Затем ток отключают, и разность температур спадает. Модули TE действуют как небольшие генераторы энергии во время спада, поэтому, контролируя соответствующую скорость спада напряжения, можно измерить качество тепловых интерфейсов в сборке. Также проверяется сопротивление кулера переменному току, чтобы убедиться, что паяные соединения внутри модулей не были повреждены в процессе сборки.

Эти тесты занимают всего несколько минут и выполняются на 100% сборок, произведенных в TE Technology.Поскольку тест теплового интерфейса выполняется очень быстро, он стоит намного меньше, чем полный тест производительности, который является единственным другим способом проверки тепловых переходов в сборке.

Таким образом, для каждой сборки выполняются следующие тесты:

·        Термоэлектрические свойства проверяются для каждого модуля.

·        Сопротивление переменному току проверяется на каждом модуле, чтобы убедиться, что паяные соединения внутри модуля не повреждены.

·        Физические размеры и отделка проверяются для всех компонентов.

·        Модули проверяются на правильную полярность/ориентацию проводки во время сборки.

·        Высокопотенциальное сопротивление между проводкой модуля и открытыми металлическими поверхностями проверяется на отсутствие коротких замыканий.

·        Тепловые интерфейсы проверены, поэтому гарантируется надлежащая теплопередача.

·        Сопротивление переменному току каждой собранной сборки проверяется, чтобы убедиться, что паяные соединения внутри модулей не были повреждены во время сборки.

Таким образом, следуя этой цепочке шагов, TE Technology может обеспечить стабильную производительность для каждого производимого нами узла охлаждения. Чтобы узнать больше об этих методах тестирования, просмотрите технические документы в разделе загружаемых публикаций в разделе загружаемых публикаций.

Вернуться к началу

22. Как работает система нумерации модулей TE Technology?

Номера деталей модуля

TE Technology состоят из трех различных компонентов: кода категории, конфигурации элемента и суффикса заливки.

Существует пять различных двухбуквенных кодов категорий. Ниже приведен список различных категорий модулей:

TE = стандартный, микро- и многоступенчатый

л.с. = высокая производительность

CH = центральное отверстие

VT = высокая температура

SP = последовательно/параллельно

За категорией модуля следует конфигурация элемента. Конфигурация элемента состоит из разных чисел, разделенных дефисом. Конфигурация может содержать до шести различных номеров в зависимости от категории модуля.

Как правило, первая цифра указывает количество пар на ступень (см. исключения ниже), за ней следует ширина элемента (в мм) и высота элемента (в мм). Например, CH-19-1.0-1.3 представляет собой модуль с центральным отверстием, который имеет 19 пар с элементами шириной 1,0 мм и высотой 1,3 мм. В этом примере высота элемента 1,3 мм НЕ включает толщину медного проводящего стержня, припаянного к каждой стороне элемента. Размеры 1,0 мм и 1,3 мм предназначены для самого полупроводникового элемента.

Чтобы помочь вам понять терминологию, помните, что «элемент» — это один из полупроводниковых блоков внутри термоэлектрического модуля. Элементы всегда используются парами внутри модуля — один элемент N-типа и один элемент P-типа. Затем формируется «пара» из одного элемента N-типа и одного элемента P-типа, соединенных последовательно (электрически). Таким образом, на каждую пару внутри модуля будет два элемента. Иногда для физической прочности в месте входа проводов в модуль в углу модуля добавляется резервный элемент N-типа или P-типа, но они не учитываются для увеличения количества пар.

Кроме того, некоторые высокопроизводительные или высокотемпературные модули могут иметь четвертый номер, добавленный к конфигурации элемента, например, HP-127-1.4-1.5-72. Это последнее число указывает DTmax материала, если оно больше, чем используемое для стандартных модулей. Следовательно, DTmax в этом случае составляет 72°С.

Исключение : Конфигурация элемента немного отличается для многоступенчатых модулей. Здесь первое число — это количество этапов, за которым следует количество пар на каждом этапе.В скобках указано количество пар на этап. Последняя цифра — высота элемента. Например, ТЭ-2-(127-127)-1,15 представляет собой двухкаскадный модуль, состоящий из двух 127-парных каскадов с высотой элемента 1,15 мм.

Последним компонентом номера детали модуля является суффикс герметизации. Модуль может либо не иметь суффикса, указывающего на то, что этот модуль не герметизирован (TE-63-1.4-1.15), либо может иметь заглавную букву «P» (TE-63-1.4-1.15P), что означает, что этот модуль герметизирован. .Это означает, что модуль имеет герметизирующий состав (влагозащита Ruggedizing), нанесенный по периметру модуля.

Вернуться к началу

  23. Как лучше всего прикрепить датчик температуры при измерении температуры или при использовании терморегулятора?

Надлежащее крепление датчика температуры к какой-либо конкретной детали сложнее, чем кажется. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашим техническим руководством: приложение к датчику [документ Adobe PDF].

Вернуться к началу

Термины и определения

Температура окружающей среды: Температура воздуха или окружающей среды вокруг термоэлектрической системы охлаждения; иногда называют комнатной температурой.
Активная тепловая нагрузка: Количество тепла, выделяемого чем-либо, независимо от того, существует ли разница температур. Например, это может быть отработанное тепло от работающего электронного устройства.Как правило, это входная мощность устройства (напряжение * ток) за вычетом любой выходной мощности. Другим примером является тепло, выделяемое экзотермической химической реакцией. См. также «Пассивная тепловая нагрузка».
Сопротивление переменному току (ACR): Электрическое сопротивление термоэлектрического модуля. «AC» относится к переменному току и служит напоминанием о том, что измерение с помощью обычного омметра (который использует сигнал постоянного тока) даст ошибочные результаты. На самом деле даже омметр переменного тока тоже может давать ошибочные результаты (хотя и не такие серьезные погрешности, как обычные омметры).Поэтому TE Technology использует специально разработанное испытательное оборудование для точного измерения этого параметра.
БТЕ (британская термальная единица): Количество тепла, необходимое для нагревания одного фунта воды на один градус Фаренгейта при стандартной температуре 39,2 °F и давлении в одну атмосферу. 1 БТЕ = 1055 Дж.
CFM (кубических футов в минуту): Объемный расход газа, обычно воздуха, выраженный в английской системе единиц.Обычно это относится к количеству воздуха, проходящего через ребра радиатора с принудительной конвекцией.
COP (коэффициент производительности): COP представляет собой отношение отведенного (или добавленного, в случае нагрева) тепла к подводимой мощности.
DTмакс.: Максимально достижимая разность температур между холодной и горячей сторонами термоэлектрических элементов внутри модуля, когда применяется Imax и к модулю не применяется тепловая нагрузка.Этот параметр основан на том, что горячая сторона элементов внутри модуля имеет температуру 300 К. В действительности практически невозможно удалить все источники тепла, чтобы достичь истинного DTmax. Таким образом, число служит только стандартным показателем охлаждающей способности термоэлектрического модуля.
Удельное электрическое сопротивление: Удельное электрическое сопротивление относится к величине тока, который объект будет передавать через свой объем, вызванный разностью напряжений в этом объеме.Типичная единица измерения – ом * м. Удельное электрическое сопротивление является внутренним свойством материала. При умножении на длину объекта и делении на площадь поперечного сечения объекта получается электрическое сопротивление объекта.
Тепловые насосы: Количество тепла, которое термоэлектрическое устройство способно удалить или «накачать» при заданном наборе рабочих параметров.
Радиатор/холодоотвод: Радиатор – это устройство, которое крепится к горячей стороне термоэлектрического модуля.Он используется для облегчения передачи тепла от горячей стороны модуля к окружающей среде. К холодному модулю присоединен холодный слив. Он используется для облегчения передачи тепла от охлаждаемого объекта (жидкость, газ, твердый объект) к холодной стороне модуля. Наиболее распространенным радиатором (или холодным радиатором) является алюминиевая пластина с прикрепленными к ней ребрами. Вентилятор используется для перемещения окружающего воздуха через радиатор для отвода тепла от модуля. В другом стиле используется пластина со встроенной в нее трубкой.Жидкость направляется по трубке для отвода тепла от модуля.
Iмакс.: Ток, который создает DTmax, когда горячая сторона элементов внутри термоэлектрического модуля поддерживается на уровне 300 К.
Спецификации материалов: Спецификации материалов в контексте термоэлектрики — это тепловые и электрические свойства полупроводников, которые помогают определить поведение полупроводника.К ним обычно относятся такие параметры, как коэффициент Зеебека, удельное электрическое сопротивление и теплопроводность, если они указаны для полупроводникового материала N-типа или P-типа. После того, как термоэлектрический модуль (Пельтье) собран, свойства материала модуля могут быть проверены в целом. Если указано для термоэлектрического модуля, можно измерить средние свойства всех элементов внутри модуля (используя метод испытаний с малой мощностью). и используется для проецирования таких параметров, как DTmax, Imax, Vmax и Qmax.Испытание модуля с помощью теплового испытания на полной мощности было бы нецелесообразным, поскольку оно включало бы помещение термоэлектрического модуля в охлаждающую сборку и проверку тепловых характеристик этой сборки (длительно и дорого). Спецификации материала для модуля не полностью определяют, как сам модуль будет вести себя в сборке, поскольку эти свойства материала предсказывают тепловые характеристики полупроводниковых элементов, исключая (1) паразитные потери из-за герметизации по периметру (заливки) и ( 2) температура на подложках повышается и падает.По этой причине прогнозируемые кривые охлаждения будут показывать несколько более низкие значения максимальных значений V, I, Q и DT.
Пассивная тепловая нагрузка: Теплота, передаваемая за счет разницы температур. Например, это тепло, поступающее через изолированные стенки шкафа, когда температура шкафа ниже температуры окружающей среды. Другим примером является тепло от солнечного излучения.
Эффект Пельтье: Явление, при котором прохождение электрического тока через соединение, состоящее из двух разнородных металлов, приводит к охлаждающему эффекту.При обратном направлении тока происходит нагрев.
Qмакс.: Количество тепла, которое ТЭ-элементы могут удалить при нулевой разности температур между элементами внутри модуля, температура горячей стороны элементов составляет 300 К, а модуль питается током Imax .
Коэффициент Зеебека: Коэффициент Зеебека является мерой потенциала электрического напряжения, существующего в электрическом проводнике, концы которого поддерживаются при двух разных температурах, а ток не течет.Это внутреннее свойство и имеет единицы V/K. Термопары, используемые для измерения температуры, используют этот принцип.
Удельная теплоемкость: Количество тепловой энергии, необходимое для повышения температуры определенного вещества на один градус температуры. Типичными единицами являются Дж/кг/К.
Коэффициент теплового расширения: Мера изменения размеров материала из-за изменения его температуры.Общие единицы измерения включают сантиметр на сантиметр на градус Цельсия и дюйм на дюйм на градус Фаренгейта.
Теплопроводность: Теплопроводность относится к количеству тепла, которое объект будет передавать через свой объем, когда в этом объеме создается разность температур. Это неотъемлемое свойство, и типичные единицы измерения включают Вт/м/К и БТЕ/ч/фут/°F. При умножении на площадь поперечного сечения объекта и делении на длину объекта получается теплопроводность объекта.
Термоинтерфейс: Физический интерфейс между двумя объектами, через который передается тепло. В случае термоэлектричества это относится к физическому соединению модуля с радиатором/холодоотводом. Обычно между модулем и радиатором используется термопаста. Иногда это может быть припой. В других случаях это может быть теплопроводная прокладка.
Термическое сопротивление: Мера, относящаяся к повышению температуры на единицу подведенного тепла.Все среды, через которые передается тепло, имеют соответствующее термическое сопротивление. Обычными тепловыми сопротивлениями являются сопротивление радиатора и сопротивление теплового интерфейса. Термоэлектрические охладители работают лучше с радиаторами, имеющими низкое тепловое сопротивление.
Термоэлектрический модуль: Электронный компонент на основе полупроводника, работающий как небольшой тепловой насос. При подаче низковольтного источника питания постоянного тока на модуль TE тепло будет перемещаться через модуль с одной стороны на другую.Следовательно, одна сторона будет охлаждаться, а противоположная — нагреваться. Следовательно, модуль TE можно использовать как для обогрева, так и для охлаждения.
Коэффициент Томсона: Если концы электрического проводника держать при двух разных температурах, создается потенциал напряжения, потому что электроны на горячем конце проводника будут иметь тенденцию дрейфовать к холодному концу проводника. Когда подается внешний ток, так что электрические носители перетекают от холодного конца к горячему, электрические носители должны поглощать тепло, чтобы поддерживать равновесие с температурой.Если бы внешний ток был подан от горячего к холодному, носители выделяли бы тепло для поддержания температурного равновесия. Коэффициент Томсона является мерой напряжения на разницу температур, а при приложении внешнего тока является мерой тепла, выделяемого или поглощаемого на единицу разницы температур на единицу тока. Обычно эффект Томсона присущ материалу. Однако эффект Томсона также можно применять к проводнику извне, изменяя свойства материала по длине проводника.Это может фактически улучшить характеристики охлаждения по сравнению с обычным изотропным материалом. Эффект Томсона действительно сложнее описанного выше. Трудно выразить словами то, что точно описывает математика.
Vмакс.: Напряжение, создаваемое при DTmax, когда применяется Imax, и температура горячей стороны элементов внутри термоэлектрического модуля составляет 300 K.
Показатель качества (Z) Z — это прямая мера охлаждающей способности термоэлектрического модуля.2/R/K, где S — коэффициент Зеебека, R — удельное электрическое сопротивление, а K — теплопроводность термоэлектрического материала. Однако Z зависит от температуры, поэтому при сравнении одного модуля с другим они должны основываться на одинаковых температурах горячей стороны.

Вернуться к началу

Техническая информация по узлам охлаждения

Инструкции ниже приведены в документах Adobe PDF. На большинстве компьютеров уже установлена ​​программа Acrobat Reader.Если у вас нет, вы можете скачать бесплатную программу Adobe Acrobat Reader здесь. (ссылка откроется в новом окне)

1. Нажмите здесь, чтобы просмотреть простой рисунок, показывающий монтаж блока охлаждения с помощью монтажных отверстий (более подробная информация о монтаже и размеры вырезов доступны в Руководстве по эксплуатации блока охлаждения термоэлектрического блока, ссылка ниже).

2. Нажмите здесь, чтобы просмотреть инструкции по монтажу блока охлаждения с использованием резьбовых приливов.

3. Нажмите здесь, чтобы просмотреть инструкции по монтажу термостата защиты от перегрева (с использованием бобышек с резьбой).

4. Нажмите здесь, чтобы ознакомиться с руководством по эксплуатации термоэлектрической охлаждающей сборки (TCA).

Вернуться к началу

Техническая информация о модулях TE

Описанные ниже процедуры представлены в документах Adobe PDF. На большинстве компьютеров уже установлена ​​программа Acrobat Reader. Если у вас нет, вы можете скачать бесплатную программу Adobe Acrobat Reader здесь. (ссылка откроется в новом окне)

1. Нажмите здесь, чтобы просмотреть процедуру монтажа стандартных и металлизированных модулей (инструкцию по использованию термопасты и/или модулей для пайки).

2. Нажмите здесь для получения информации о герметизации (герметизации модуля) для защиты от влаги и повышения прочности.

Вернуться к началу

Технические документы и литература компании

Мы стремимся оставаться в авангарде термоэлектрических технологий и разработок на глобальном уровне. При этом наш инженерный персонал опубликовал широкий спектр технических документов по таким темам, как проектирование и проектирование, надежность и испытания материалов и устройств. Мы приглашаем вас изучить этот раздел и ознакомиться с термоэлектрическим полем.

Информация для заказа [Adobe PDF]

Полный список наших загружаемых публикаций и литературы компании можно просмотреть, выбрав вкладку меню «Загрузки» или нажав здесь.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.