Cómo elegir lo mejorTEC? Primero echemos un vistazo a un modelo y fórmula de cálculo de TEC con X meritorio.
La imagen de arriba muestra un par de termopares. Primero, introduzcamos los conceptos de cada parámetro en la siguiente imagen, que se usarán en ecuaciones matemáticas más adelante.
Las siguientes son dos de las ecuaciones más fundamentales: carga Qc y cálculo de voltaje.
1, Qc = 2 * N * [S * I * * * * - 1/2 el I ^ 2 * R * A/L L/A - K * * (Th - Tc)]
2. V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]
En la primera fórmula de cálculo de Qc, el primer término: S *I * Tc representa el efecto de enfriamiento Peltier, y el segundo término, 1/2*I^2*R*L/A, indica el efecto de calor Joule generado cuando la corriente pasa a través de una resistencia. El calor Joule se distribuye por todo el componente, por lo que la mitad del calor fluye hacia el lado frío y la otra mitad hacia el lado caliente. El último término, K*A/L*(Th-Tc), representa el efecto Fourier, es decir, el calor se conduce de una temperatura alta a una temperatura baja. Por lo tanto, el efecto de enfriamiento de Peltier se verá debilitado debido a las pérdidas provocadas por la resistencia y la conductividad térmica.
Para el voltaje, el primer término S*(Th-Tc) representa el voltaje de Seebeck. El segundo término, I*R*L/A, representa el voltaje relacionado con la Ley de Ohm.
Después de una derivación extremadamente compleja, las matemáticas avanzadas casi se han olvidado, por lo que aquí se omite el proceso de derivación. El resultado es el más importante. Luego se obtienen dos fórmulas que son sumamente importantes en la selección de TEC:
3. Qmáx=Qc/(1-Dt/Dtmáx
4. COP(Coeficiente de rendimiento)=Qc/Qtec
Los requisitos principales para la selección de TEC: carga Qc, temperatura de funcionamiento Tc, temperatura del extremo caliente Th, Dt=Th-Tc. Por ejemplo: Qc=1,5W, Dt=50K, Qmax=1,5(1-50/70)=5,25W. ¿Es este Qmax 5.25W la solución óptima? No, 5,25 es el Qmax más pequeño en esta aplicación. Qmax no es necesariamente que cuanto mayor sea, mejor. Si es mayor, el número de pares de PN será mayor y la energía consumida será mayor. Cómo calcular este Qmax óptimo es bastante complicado y requiere ingenieros de diseño térmico muy profesionales.
Como se muestra en la siguiente figura, hemos seleccionado tres grupos de TEC, diferentes Qmax, pero el mismo entorno de aplicación. El COP del TEC# 1 es el más bajo, mientras que su Qmax es el mayor.
Para resumir:
1. El TEC de mayor potencia no es necesariamente el más adecuado; Depende de la aplicación específica.
2. Para una aplicación con requisitos específicos de carga y diferencia de temperatura, definitivamente es posible obtener una solución óptima calculando el COP.
3. Como se muestra en la siguiente figura, cada TEC tiene un rango de carga óptimo (el valor COP más alto) cuando se determina Dt.
