Анализ работы термоэлектрического холодильника

Пусть верхний спай термоэлемента на рис. 14 холодный. Теплота Qокр поступает на этот спай от окружающей среды.

Теплота Qтепл, приходит на холодный спай от горячего спая за счет теплопроводности образующих термоэлемент ветвей. Это количество теплоты пропорционально разности температур ΔT между горячим и холодным спаями:

, (6)

где RT – коэффициент пропорциональности, называемый тепловым сопротивлением.

При прохождении электрического тока через ветви термоэлемента в них выделяется теплота Джоуля QДж, пропорциональная квадрату силы тока I:

(7)

где r – омическое сопротивление термоэлемента. Будем считать, что около половины теплоты QДж поступает на холодный спай термоэлемента.

На рис. 15 приведена зависимость теплоты , приходящей на холодный спай термоэлемента, и теплоты QП, отнимаемой от спая за счет эффекта Пельтье, от величины питающего термоэлемент тока I.

Поскольку оба эффекта имеют место в одной электрической цепи, складывая их алгебраически, получаем результирующую кривую, которая характеризует тепловой баланс термоэлемента при различных значениях питающего тока.

Кривая имеет минимум, соответствующий оптимальному току (Iопт), при котором достигается максимальное понижение температуры на на холодном спае термоэлемента. Благодаря пологому минимуму кривой максимальное охлаждение, создаваемое термоэлементом, не очень резко зависит от от изменения питающего тока. В реальных конструкциях термоохлаждающих приборов изменение силы тока на + 10% от оптимального значения практически не сказывается на степени охлаждения.

Рассчитаем Iопт из условия

½QДж + Qтепл + Qокр = QП. В этом случае наибольшая разница температур между спаями: .

Дата добавления: 2014-12-24