Come scegliere il meglioTECNICO? Diamo prima un'occhiata al modello e alla formula di calcolo del TEC con X meritorio.
L'immagine sopra mostra una coppia di termocoppie. Innanzitutto, introduciamo i concetti di ciascun parametro nell'immagine seguente, che verrà utilizzato successivamente nelle equazioni matematiche.
Di seguito sono riportate due delle equazioni fondamentali: carico Qc e calcolo della tensione
1, Qc = 2 * N * [S * I * * * * - 1/2 I ^ 2 * R * A/L L/A - K * * (Th - Tc)]
2. V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]
Nella prima formula di calcolo Qc, il primo termine: S *I * Tc rappresenta l'effetto di raffreddamento Peltier e il secondo termine, 1/2*I^2*R*L/A, indica l'effetto termico Joule generato quando la corrente passa attraverso un resistore. Il calore Joule è distribuito in tutto il componente, quindi metà del calore fluisce verso il lato freddo e l'altra metà verso il lato caldo. L'ultimo termine, K*A/L*(Th-Tc), rappresenta l'effetto Fourier, ovvero il calore viene condotto dall'alta temperatura alla bassa temperatura. Pertanto, l'effetto di raffreddamento di Peltier sarà indebolito a causa delle perdite causate dalla resistenza e dalla conduttività termica.
Per la tensione, il primo termine S*(Th-Tc) rappresenta la tensione di Seebeck. Il secondo termine, I*R*L/A, rappresenta la tensione relativa alla legge di Ohm.
Dopo una derivazione estremamente complessa, la matematica avanzata è stata quasi dimenticata, quindi il processo di derivazione viene qui omesso. Il risultato è la cosa più importante. Si ottengono quindi due formule estremamente importanti nella scelta del TEC:
3. Qmax=Qc/(1-Dt/Dtmax
4. COP (coefficiente di prestazione)=Qc/Qtec
I requisiti fondamentali per la selezione TEC: carico Qc, temperatura operativa Tc, temperatura hot end Th, Dt=Th-Tc. Ad esempio: Qc=1,5W, Dt=50K, Qmax=1,5(1-50/70)=5,25W. Questo Qmax 5.25W è la soluzione ottimale? No, 5,25 è il Qmax più piccolo in questa applicazione. Qmax non è necessariamente maggiore è, meglio è. Se è maggiore, il numero di coppie PN sarà maggiore e l'energia consumata sarà maggiore. Come calcolare questo Qmax ottimale è piuttosto complicato e richiede ingegneri di progettazione termica molto professionali.
Come mostrato nella figura seguente, abbiamo selezionato tre gruppi di TEC, Qmax diversi, ma stesso ambiente applicativo. Il COP del TEC#1 è il più basso, mentre il suo Qmax è il più grande.
Per riassumere:
1. Il TEC con la potenza più alta non è necessariamente quello più adatto; dipende dall'applicazione specifica.
2. Per un'applicazione con requisiti specifici di carico e differenza di temperatura, è sicuramente possibile ottenere una soluzione ottimale calcolando il COP.
3. Come mostrato nella figura seguente, ogni TEC ha un intervallo di carico ottimale (il valore COP più alto) quando viene determinato Dt.
