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热电制冷原理深度解读|官方平台

:热电加热器基于珀耳帖效应原理,其加热器效应主要不同。材料上两种电偶的热电势。半导体材料具有很高的热电势,因此可以用来制作小型热电冰箱。

由于热电制冷器不需要介质,没有机械运动部件,可靠性低,可以反向运行,因此在电子设备或电子元器件的热控中得到了广泛的应用。1.热电加热器的基本原理当任意两个不同的导体形成一个电偶,并对其施加直流电流时,在电偶的适当接头处不会再发生放热反应和放热反应的现象。然而,这种效应在金属中很弱,但在半导体中很显著。

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热电加热器的热电偶采用特殊的N型和P型半导体与铜连接件焊接而成。其结构原理如图1右图所示,图2为实际结构图。直流电流从N型流向P型时,在2、3端子的铜连接件上发生放热现象(称为冷端),在1、4端子的铜连接件上发生放热反应现象(称为热端)。

如果电流反向流动,冷端和热端交换。图1热电加热器示意图图2热电加热器结构图热电加热器的原理可以用载流子(电子或空穴)流向节点时势能的变化来解释。因为金属和半导体中载流子的势能不同,当载流子流向节点时,肯定会引起能量转移。

当载流子从较低的势能反向到较高的势能时,它们必须吸收外部能量。相反,必须释放能量。这是研究热电加热器的基本出发点。

热电加热器的放热和放热反应是载流子流向节点时势能变化引发的能量传递过程。上部金属板被加热并成为冷端,而下部两个相连的金属板发生放热反应并成为热端。这就是热电取暖器的本质。

热电效应由同时发生的五种不同效应组成。其中,Zeebek、Peltier和Thomson指出,电和热能之间的转换是共轭所必需的,而焦耳和傅立叶效应是冷不可逆效应。(1)塞贝克效应当两个不同导体连接的一个节点冷却下来,而另一个节点的温度保持不变时,可能会产生电动势。

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电压与节点间的温差成正比,即——中一对材料的塞贝克系数(v/);t ——两个节点之间的温差()。(2)珀耳帖效应当直流电通过两种不同的材料时,节点处会发生放热或放热反应,节点处的热量与电流成正比,其中——珀耳帖系数(v);I——电流(a)。Zeebek系数与peltier系数的关系为Tc——冷端温度();1,2——材料1和2的塞贝克系数(V/)。因此,两种不同材料的节点吸收或释放的热量是(3)汤姆逊效应。

当电流以温度梯度流向导体时,导体与周围环境会进行能量的相互交换,但其热交换对热电制冷系统影响不大,可以忽略不计。(4)电流通过焦耳效应导体时产生的热量等于导体电阻R和电流I的平方的乘积,即(5)傅立叶效应通过均匀分布的介质在某一方向传导的热量与该方向的面积A和该方向的温差 T成正比,即公式中k——的导电系数(w/(m);——热传导方向的材料厚度(m)。在热电加热器中,由于没有傅立叶效应和焦耳效应,热量从热节点流向冻结节点。

第二,热电冷却器的结构热电冷却器由热电(对)填料、冷板和散热器组成。冷冻板安装在烟囱的冷端。为了增强传热,冷板可以有不同的形式,如翅片、平板等。

散热器安装在烟囱的热端,风扇形成。

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