Термоэлектрическая система охлаждения – МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РАДИАТОРА В СОСТАВЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Термоэлектрическое охлаждение | Основы электроакустики

Термоэлектрический метод охлаждения позволяет осуществить понижение температуры в малом объёме при незначительных габаритах и массе всего устройства.

 

Этот метод применяется и для отвода тепла для полупроводниковых приборов.

 

Явление термоэлектрического охлаждения основывается на эффекте Пельтье (при протекании тока по замкнутой цепи через границу 2х металлов, на границе возникает разность температур). П – коэффициент Пельтье, I – протекающий ток, t – время. В зависимости от того, как приложено напряжение, можно получить либо холодные, либо горячие области.

 

Перепад температур может достигать до 45..50°С.

 

В качестве полупроводниковых термоэлементов применяют сплавы свинца и теллура, теллура и сурьмы, окислы металлов и чистые химические элементы, германий, кремний, селен и их соединения.

 

В настоящее время термоэлектрическое охлаждение применяется в бытовых холодильниках и автономных кондиционерах.

 

Недостатки: — дополнительное потребление электроэнергии для поддержания разности температур

В последние годы такие модули, работа которых основана на эффекте Пельтье, стали активно использовать для охлаждения разнообразных электронных компонентов компьютеров. В частности, их стали применять для охлаждения высокопроизводительных процессоров с высоким уровнем теплообразования.

Благодаря своим тепловым и эксплуатационным свойствам устройства, созданные на основе термоэлектрических модулей (модулей Пельтье), позволяют достичь необходимого уровня охлаждения компьютерных элементов без особых технических трудностей и финансовых затрат. В качестве кулеров электронных компонентов такие средства чрезвычайно перспективны: они компактны, удобны, надежны и обладают очень высокой эффективностью.

Особенно большой интерес полупроводниковые кулеры представляют в качестве средств, обеспечивающих интенсивное охлаждение в компьютерных системах, элементы которых установлены и эксплуатируются в жестких форсированных режимах. Использование таких режимов разгона (overclocking) часто обеспечивает значительный прирост производительности электронных компонентов, а следовательно, и всей системы. Однако работа в подобных режимах сопровождается значительным тепловыделением и нередко находится на пределе возможностей компьютерных архитектур и микроэлектронных технологий.

Необходимо отметить, что высоким тепловыделением сопровождается работа не только процессоров, но и современных высокопроизводительных видеоадаптеров, а в некоторых случаях и модулей памяти. Эти мощные элементы требуют для корректной работы интенсивного охлаждения даже в штатных режимах и тем более в режимах разгона.

Необходимо отметить, что коэффициент Пельтье существенно зависит от температуры. Некоторые значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов представлены в таблице. Значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов

Железо-константанМедь-никельСвинец-константан
T, КП, мВT, КП, мВT, КП, мВ
27313,02928,02938,7
29915,03289,038311,8
40319,047810,350816,0
51326,05638,657818,7
59334,06138,063320,6
83352,071810,071323,4

Особенности эксплуатации Полупроводниковые термоэлектрические модули Пельтье, применяемые в средствах охлаждения электронных элементов, отличаются сравнительно высокой надежностью. В отличие от холодильников, созданных по традиционной технологии, они не имеют движущихся частей. Как отмечалось выше, для увеличения эффективности допускается каскадное включение модулей Пельтье, что позволяет довести температуру корпусов электронных элементов до отрицательных значений даже при значительной мощности рассеяния.

Однако, кроме очевидных преимуществ, модули Пельтье обладают и рядом специфических свойств, которые необходимо учитывать при их использовании в составе охлаждающих средств. Ниже мы рассмотрим важнейшие особенности эксплуатации этих модулей.

Тепловыделение  Термоэлектрические модули отличаются относительно низким холодильным коэффициентом и, выполняя функции теплового насоса, сами становятся мощными источниками тепла. Использование их в составе средств охлаждения вызывает значительный рост температуры внутри системного блока, создавая трудности для работы не только защищаемых элементов и их систем охлаждения, но и для остальных компонентов компьютера. Это означает, что требуются дополнительные средства для снижения температуры, в частности, радиаторы и вентиляторы в конструктиве корпуса, улучшающие теплообмен с окружающей средой. Наиболее подходящее решение из воздушных средств охлаждения — технология теплового выхлопа, например, конструкции типа OTES (Outside Thermal Exhaust System) от Abit. С другой стороны, в процессе работы кулеров Пельтье избыточной мощности устанавливаются низкие температуры, способствующие конденсации влаги из воздуха. Это представляет опасность для электронных компонентов, так как конденсат может вызвать короткие замыкания между элементами. Чтобы избежать этого, нужно подбирать кулеры Пельтье оптимальной мощности. Произойдет конденсация или нет, зависит от нескольких параметров, из которых наибольшее значение имеют температура окружающей среды (в данном случае воздуха внутри корпуса), температура охлаждаемого объекта и влажность воздуха. Чем теплее воздух внутри корпуса и чем больше его влажность, тем вероятнее конденсация влаги. Модули Пельтье также создают сравнительно большую дополнительную нагрузку на блок питания компьютера — учитывая значения потребляемого ими тока, мощность блока питания должна быть не менее 300 Вт. В такой ситуации целесообразно выбирать системные платы и корпуса конструктива ATX, облегчающего организацию оптимальных теплового и электрического режимов, с блоками питания достаточной мощности.

В случае выхода из строя модуль Пельтье изолирует охлаждаемый элемент от радиатора кулера. Это очень быстро приводит к нарушению теплового режима защищаемого элемента и его перегреву. Поэтому целесообразно использовать качественные модули от известных производителей. Такие модули обладают высокой надежностью, ресурс их работы нередко превышает 1 млн ч.

audioakustika.ru

Термоэлектрический охладитель Пельтье

Термоэлектрический охладитель Пельтье.
Принцип действия заимствовал из нета: В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используются контакт двух полупроводников.

Внешний вид элемента Пельтье. При пропускании тока тепло переносится с одной стороны на другую.Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута, Bi2Te3 и германида кремния), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу противоположные (p->n). Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 К/

Описание
Элемент пельтье представляет из себя термоэлектрический преобразователь, который при подаче напряжения способен создать разность температур на пластинах, то есть перекачать тепло или холод. Представленный элемент Пельтье применяется при охлаждении компьютерных плат (при условии эффективного отведения тепла), для охлаждения или нагрева воды. Так же элементы Пельтье используются в переносных и автомобильных холодильниках.

Элемент Пельтье, работающий от 12 Вольт.

•Для нагрева необходимо просто поменять полярность.
•Размеры пластины Пельтье: 40 х 40 х 4 миллиметра.
•Рабочий диапазон температур: от -30 до +70?..
•Рабочее напряжение: 9-15 Вольт.
•Потребляемая сила тока: 0.5-6 А.
•Максимальная потребляемая мощность: 60 Вт.
Забавная вещица, подключаем 12v +- холодит меняем полярность греет. Используется во многих авто холодильниках, во всяком случае у меня такой. Можно приделать компактную схему в бардачок что б летом шоколад не таял! Для использования и эффективного применения нужно использовать радиатор охлаждения — в качестве теста применил радиатор от компьютерного процессора, можно с куллером. Чем лучше охлаждение тем эффект Пельтье сильнее и эффективнее. При подключении к авто акб на 12v ток потребления составил 5 ампер. Одним словом элемент прожорлив. Так как еще не собрал всё схему, а провел лишь пробные тесты, без приборных замеров температур. Так при режиме охлаждения в течении 10ти минут появилась легкая изморозь. В режиме подогрева вода в металлической чашки закипела. Эффективность конечно же этого охладителя низка, но цена девайса и возможность по экспериментировать делают покупку оправданной. Остальное на фото

mysku.ru

Принцип действия термоэлектрического холодильника

В настоящее время различают три основных вида холодильников: абсорбционные, компрессионные и термоэлектрические холодильники. Последний вид очень часто используется в переносных холодильниках.

Плюсы термоэлектрических холодильников

Термоэлектрические холодильники отличаются наиболее низким уровнем шума в рабочем режиме, так как в них нет движущихся и трясущихся частей. Именно поэтому их с успехом применяют в палатах больничных учреждений или размещают в спальных комнатах при отсутствии свободного пространства в коридоре или кухне. Потребление электроэнергии данными холодильниками из расчета на один литр охлаждаемого объема намного ниже, чем у компрессорных или абсорбционных. Кроме того, ремонт холодильников этого типа требуется сравнительно редко, так как они довольно надёжны. Термоэлектрические холодильники очень часто используются как автомобильные, так как не боятся вибрации и тряски, могут эксплуатироваться как в обычном положении, так и в перевёрнутом.

Принцип работы холодильников данного типа

Принцип работы термоэлектрического охлаждения заключается в выкачивании тепловой энергии из изолированной от внешней среды камеры холодильника для того, чтобы понизить температуру в этой камере относительно температуры окружающей среды. В основе этого процесса охлаждения находится так называемый эффект «Пелтье» (выкачивание тепла электричеством из холодильника). Эффект «Пелтье» получил своё название от французского ученого, открывшего этот эффект в 1834 году. Рассматриваемые холодильники имеют термоэлектрические модули, которые конструируются из рядов крошечных металлических кубов, состоящих из несходных редких металлов, соединенных электричеством и физически хранящихся вместе. Во время прохождения электрическим током пересечения кубов, тепло переходит из исходного металла в новый. Твердое состояние термоэлектрических модулей холодильника способно перенести немалое количество тепла, при условии нахождения подсоединенного к тепловому поглощению средства на одной стороне, а растрачивающего тепло средства — на другой. Большая алюминиевая холодная пластина холодильника стабилизирует поглощенное тепло из лежащих внутри продуктов или напитков, а термоэлектрические модули производят его перемещение в рассеивающий тепло стабилизатор, который находится под контрольной панелью холодильника. В этом месте маленький вентилятор способствует рассеиванию тепла из холодильника по воздуху.

Советы по эксплуатации

Коэффициент полезного действия такого охлаждения составляет всего шестнадцать-семнадцать процентов, поэтому термоэлектрические холодильники охлаждают своё содержимое чрезвычайно медленно. Можно даже сказать, что основная задача данного прибора сохранять продукты холодными, а не охлаждать, только, в отличии от изотермических контейнеров, время хранения не ограничено, так как прибор «подпитывается» энергией.

Перед началом использования термоэлектрического холодильника необходимо не только охладить все напитки и продукт, но и дать время охладиться пустой холодильной камере. Многие модели этих устройств могут работать в двух режимах – подогрев и охлаждение. Именно возможность функционирования в режиме подогрева является главным преимуществом термоэлектрического холодильника перед компрессорным и абсорбционным.

Понимая принципы работы холодильников, можно подобрать подходящую модель с нужным набором характеристик самостоятельно, не опасаясь неправильного выбора.

remontholodilnikov.ru

Термоэлектрическое охлаждение: особенности и эффект

В последнее время применение термоэлектрических холодильников по сравнению с другими типами холодильных машин значительно возрастает. Поэтому в настоящее время наиболее рациональным решением является использование термоэлектрического охлаждения для холодильников бытового назначения, в охладителях пищевых жидкостей, а также кондиционерах воздуха.

Термоэлектрический модуль Пельтье

Кроме этого, термоэлектрическое охлаждение также активно используется в химии, биологии и медицине.

Термоэлектрический эффект

Эффект возникновения термоЭДС широко известен в спаянных проводниках, контактах (эффект Зеебека). Когда через цепь двух разнородных материалов пропустят постоянный электрический ток тогда один из сплавов начнет резко нагреваться, а второй будет подвергаться охлаждению. Это явление называется термоэлектрический эффект или эффект Пельтье.

Основная схема термоэлемента

На территории нашей страны академик Иоффе А.Ф со своими учениками провел достаточно важные исследования. Все исследования были связаны с разработкой теории термоэлектрического охлаждения. В дальнейшем на базе этих исследований была испытана и сконструирована серия охлаждающих устройств.

В результате проведенных исследований стало ясно, что энергетическая эффективность термоэлектрических холодильных машин значительно ниже эффективности других типов холодильных машин. Главным преимуществом считается то, что простота и надежность делают использование термоэлектрического охлаждения достаточно перспективным.

Эффективность применения термоэлектрического охлаждения

Выбор материала для элементов

Экономичность используемого термоэлемента, а также максимальное снижение температуры на спаях будет зависеть от эффективности полупроводникового вещества. В него будет входить:

  • удельная электропроводность;
  • коэффициент термоЭДС;
  • удельная теплопроводность.

Эти величины будут надежно связаны между собой, так как зависят от концентрации свободных электронов или дырок.

Эффективность металлов и металлических сплавов будет небольшой. Это связано с достаточно низким коэффициентом термоЭДС, а в диэлектриках из-за малой электропроводимости. По сравнению с металлами эффективность полупроводников будет значительно выше. Этим и объясняется их достаточно широкое применение в различных термоэлементах. Эффективность материалов также будет зависеть от температуры.

Любой термоэлемент состоит из двух ветвей:

  1. Отрицательной.
  2. Положительной.

Материал с электронной проницаемостью имеет термоЭДС с отрицательным знаком, а материал с дырочной проводимостью с положительным, то в этом случае можно получить достаточно большое значение термоЭДС.

Качественные зависимости термоЭДС, электропроводности и теплопроводности от концентрации носителей

Для термоэлементов на сегодняшний день могут использовать низкотемпературные термоэлектрические материалы. Их исходным веществом будет являться висмут, сурьма, селен или теллур. Полупроводниковые ветви на сегодняшний день могут изготавливать тремя различными методами:

  1. Методом порошковой металлургии.
  2. Литьем с направленной кристаллизацией.
  3. Вытягиванием из расплава.

Наиболее распространенным считают метод порошковой металлургии с холодным или горячим прессованием. В термоэлектрических охлаждающих устройствах применяют термоэлементы, у которых отрицательная ветвь изготовлена путем горячего прессования, а положительная методом холодного прессования.

Механическая прочность различных термоэлементов является незначительной. Предел прочности при сжатии составляет 44.6-49.8 Мпа. Чтобы повысить прочность специалисты устанавливают демпфирующую свинцовую пластину между коммутационной пластиной и полупроводниковой ветвью.

Сравнение термоэлектрических охлаждающих устройств с другими способами охлаждения

Если рассмотреть термоэлектрические охлаждающие устройства более детально, тогда можно заметить, что они обладают массой значительных достоинств. Сейчас в системах кондиционирования воздуха используют теплоиспользующие или паровые холодильные машины. В холодное время помещения обогревают электрическими или паровыми водонагревателями. Соответственно можно сказать, что применяют раздельные источники теплоты и холода.

При использовании термоэлектрических устройств можно обогревать помещение в холодное время и охлаждать его в зимнее время. Изменять выбранный режим можно с помощью реверса электрического тока. К дополнительным преимуществам подобных устройств можно отнести:

  • отсутствие шума при работе;
  • надежность;
  • отсутствие рабочего вещества и масла;
  • небольшие габаритные размеры.

Если изучить статистические данные тогда можно сделать вывод о том, что при одинаковой холодопроизводительности масса термоэлектрической холодильной установки будет меньше в 1.8 раза.

Сравнение цикла Лоренса

Термоэлектрические холодильные машины имеют объем, который в 4 раза меньше, чем хладоновые холодильные машины. Главный недостаток подобных систем заключается в повышенной стоимости. Она связана с тем, что полупроводниковые материалы имеют достаточно высокую стоимость.

Перспективы использования

Многие специалисты утверждают, что подобные устройства также можно использовать в качестве «интенсификатора теплопередачи». Если необходимо из небольшого пространства отвести теплоту в окружающую среду, а поверхность теплового контакта ограничена тогда располагаемые термоэлектрические батареи могут интенсифицировать процесс теплопередачи.

Важным обстоятельством, определяющим область, в которой термоэлектрические холодильные машины способны конкурировать с другими типами холодильных машин состоит в том, что уменьшение холодопроизводительности ведет к снижению из холодильного коэффициента. Для термоэлектрической холодильной машины это правило не соблюдается и ее эффективность не будет зависеть от холодопроизводительности.

Широкое внедрение термоэлектрического охлаждения будет зависеть от прогресса в создании совершенных полупроводниковых материалов, а также от серийного производства эффективных в экономическом отношении термобатарей.

Рекомендуем изучить: vse-elektrichestvo.ru/novosti/izobretenie-dedala-vibrotramvaj.html.

vse-elektrichestvo.ru

Термоэлектрическое охлаждение

   Мы никого не удивим сказав следующее : Абсолютно любое изделие, подключенное к сети переменного или постоянного тока, будет выделять то или иное количество тепловой энергии — иными словами оно начнет греться.
   И вроде все ничего, но, когда такие изделия монтируются в замкнутом объеме , да и не только , рано или поздно встает вопрос куда и как деть избыточное тепло?

  Наиболее стандартное решение на сегодняшний день — установка кондиционеров в помещения, где находится данное оборудование, во всяком случае, это касается помещений с большим сосредоточением техники работающей 24 часа в сутки. Как правило, устанавливаются несколько кондиционеров для обеспечения компенсации тепловых выделений оборудования и для резервирования на случай выхода одного из них. В общем то нормальный выход для решения этой проблемы для открытого к прямому доступу охлажденного воздуха.
    А как быть с тем оборудованием, что установлено в закрытых шкафах, или с оборудованием , установленным в местах, где нереально провести и подключить сплит систему — кондиционер? И вообще насколько эффективно охлаждать весть объем помещения с точки зрения затрат на электроэнергию, и , наконец насколько оправданно охлаждать оборудование установленное порой за десятки метров от кондиционера и по сути находящимся в своей «тепловой» зоне? Итак, что лучше? Охлаждать помещение с установленным оборудованием или охлаждать именно само оборудование?

   Тогда вопрос возникает такой — ну хорошо, а как это сделать, мне что в каждый телекоммуникационный шкаф или сервер сплит систему устанавливать? И как ее вообще установить в шкаф не говоря уже о сервере ?

   Ответ — а вот здесь уже и давайте устанавливать наши — термоэлектрические системы охлаждения, они то как раз и хороши тем, что их можно установить практически абсолютно везде, под любым углом, хоть сверху хоть снизу — и самое важное — охлаждать не открытое пространство а именно оборудование!
   Мы прекрасно понимаем, что охлаждение с использованием термоэлектрических систем — это новая технология для выполнения таких задач, требующая в том числе и визуального понимания что мы сейчас здесь обсуждаем. Наглядный пример того , что мы можем сделать благодаря эффекту Пельтье — или готовому термоэлектрическому модулю.
(штука — покрытая снегом ну или льдом -не что иное как алюминиевый радиатор холодной стороны нашей сборки)

Убедительно? Посмотрите внимательно — наше изделие работает на открытом воздухе , температура которого +25 градусов! Ну и немного Вашей фантазии — вот это мы поставим в шкаф с Вашим оборудованием ну и добавим вентилятор для циркуляции воздуха внутри шкафа, или сервера , да собственно туда, где нужно что-то охлаждать! Как Вы думаете , если бы наши трансформаторы, микросхемы , процессоры умели говорить , они сказали бы Вам спасибо? Думаю, что да.
Ну и еще фото , приносящее радость перегретой технике и людям конечно!

И опять разговор о серьезном. У нас есть базовые модели  термоэлектрических систем охлаждения, которые уже не первый год работают на предприятиях, но, помимо серии на каждом предприятии есть свои особенности, которые мы всегда готовы обсуждать и изготавливать термоэлектрические системы охлаждения с учетом Ваших потребностей — от миниатюрных охладителей встраиваемых в системный блок компьютеров до мощных систем — способных заморозить «слона и крупного размера….».

Автор статьи: А.В.Сальников

npostk.ru

Термоэлектрическое охлаждение компьютерных элементов

Работа современных высокопроизводительных электронных компонентов, составляющих основу компьютерных систем, сопровождается значительным тепловыделением, особенно при эксплуатации их в форсированных режимах. Как следствие, эффективная работа таких компонентов требует адекватных средств охлаждения. Для поддержки оптимальных температурных режимов обычно используют специальные охлаждающие устройства — кулеры, основой которых служат традиционные радиаторы и вентиляторы.

Надежность и производительность таких средств непрерывно повышаются за счет совершенствования их конструкции, использования новых технологий, введения разнообразных датчиков и средств контроля. Это позволяет интегрировать подобные средства в состав компьютерных систем, обеспечивая диагностику и управление их работой.

Несмотря на то, что параметры традиционных кулеров непрерывно улучшаются, в последнее время на компьютерном рынке появились и специальные средства охлаждения электронных элементов, основанные на термоэлектрических эффектах в полупроводниках. В частности, по мнению специалистов, полупроводниковые термоэлектрические модули, охлаждающие свойства которых основаны на эффекте Пельтье, чрезвычайно перспективны для создания необходимых условий эксплуатации компьютерных компонентов.

Кстати, подобные средства уже много лет успешно применяются в различных областях науки и техники. Так, в 60-70-х годах прошлого века отечественная промышленность предпринимала неоднократные попытки выпуска бытовых малогабаритных холодильников на основе эффекта Пельтье. Однако несовершенство технологий того времени, низкие значения кпд и высокие цены не позволили подобным устройствам покинуть научно-исследовательские лаборатории и испытательные стенды. Тем не менее в процессе совершенствования технологий многие негативные явления удалось существенно ослабить, и в результате этих усилий были созданы высокоэффективные и надежные полупроводниковые модули.

В последние годы такие модули, работа которых основана на эффекте Пельтье, стали активно использовать для охлаждения разнообразных электронных компонентов компьютеров. В частности, их стали применять для охлаждения высокопроизводительных процессоров с высоким уровнем теплообразования.

Благодаря своим тепловым и эксплуатационным свойствам устройства, созданные на основе термоэлектрических модулей (модулей Пельтье), позволяют достичь необходимого уровня охлаждения компьютерных элементов без особых технических трудностей и финансовых затрат. В качестве кулеров электронных компонентов такие средства чрезвычайно перспективны: они компактны, удобны, надежны и обладают очень высокой эффективностью.

Особенно большой интерес полупроводниковые кулеры представляют в качестве средств, обеспечивающих интенсивное охлаждение в компьютерных системах, элементы которых установлены и эксплуатируются в жестких форсированных режимах. Использование таких режимов разгона (overclocking) часто обеспечивает значительный прирост производительности электронных компонентов, а следовательно, и всей системы. Однако работа в подобных режимах сопровождается значительным тепловыделением и нередко находится на пределе возможностей компьютерных архитектур и микроэлектронных технологий.

Необходимо отметить, что высоким тепловыделением сопровождается работа не только процессоров, но и современных высокопроизводительных видеоадаптеров, а в некоторых случаях и модулей памяти. Эти мощные элементы требуют для корректной работы интенсивного охлаждения даже в штатных режимах и тем более в режимах разгона.

studfiles.net

(Технический университет)

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

Факультет Информатики и Телекоммуникаций

Кафедра «Радиоэлектронные и телекоммуникационные устройства и системы»

Дисциплина

«Методы и устройства испытания ЭВС»

Курсовая работа

на тему: «Термоэлектрическое охлаждение элементов и устройств ЭВС».

Выполнил: студент группы РС-71 Носов П.Д.

Проверил: Грачев Н.Н.

оценка: _____________

«__» декабря 2011г.

Москва 2011

Оглавление

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ 2

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ 3

Холодильные системы для электроники и телекоммуникаций: 3

Лабораторное и научное оборудование с использованием термоэлектрических охладителей: 3

ПРОЦЕССЫ И СПОСОБЫ ОХЛАЖДЕНИЯ 4

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОХЛАЖДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА     6

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ 17

Выбор материала для элементов 17

Сравнение термоэлектрических охлаждающих устройств с другими способами охлаждения 18

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ КОМПЬЮТЕРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 20

Эффект Пельтье 21

Значения коэффициента Пельтье для различных пар металлов 21

Термоэлектрические эффекты 23

Явление Зеебека 23

Явление Пельтье 23

Явление Томсона 23

Модули Пельтье 24

25

Активные кулеры 25

Особенности эксплуатации 26

Тепловыделение 26

Выбор мощности 27

Режим оптимизации энергопотребления 29

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 32

Термоэлектрическое охлаждение

Одним из перспективных способов получения искусственного холода является термоэлектрическое охлаждение. Термоэлектрические охлаждающие батареи обладают рядом достоинств: простотой устройства, отсутствием рабочего вещества, бесшумностью работы, компактностью.

Термоэлектрическое охлаждение основано на использовании эфректа Пельтье, заключающегося в том, что при прохождении постоянного тока по замкнутой цепи из разных проводников на спаях возникает разность температур.

При термоэлектрическом охлаждении наибольший эффект достигается при использовании полупроводниковых элементов.

Он состоит из полупроводникового термо­элемента и батареи элементов. Каждый термоэлемент состоит из двух последовательно соединенных полупроводников прямоугольной или круглой формы. Полупроводники с помощью медных пластин образуют спаи. Отдельные термоэлементы соединяются последовательно в батареи. При прохождении через батарею электрического тока, спаи на одной из ее сторон нагреваются, а на другой — охлаждаются. В бытовом холодильнике холодные спаи термобатареи устанавливают в задней внутренней стенке холодильной камеры. Перепад температур между горячими и холодными спаями составляет до 45—50CG.

В качестве полупроводниковых термоэлементов применяют сплавы свинца и теллура, теллура и сурьмы, окислы металлов и чистые химические элементы: германий, кремний, селен и их соединения. В настоящее время термоэлектрическое охлаждение применяется в бытовых холодильниках и автономных кондиционерах.

Недостатками термоэлектрического охлаждения являются в основном большой расход электроэнергии и высокая стоимость термоэлектрических охлаждающих батарей.

studfiles.net