Uma introdução ao módulo de resfriamento termoelétrico
A tecnologia termoelétrica é uma técnica de gerenciamento térmico ativo baseada no efeito Peltier. Foi descoberta por JCA Peltier em 1834, esse fenômeno envolve o aquecimento ou resfriamento da junção de dois materiais termoelétricos (bismuto e telureto) pela passagem de corrente através da junção. Durante a operação, a corrente contínua flui através do módulo TEC, fazendo com que o calor seja transferido de um lado para o outro. Criando um lado frio e quente. Se a direção da corrente for invertida, os lados frio e quente são alterados. Seu poder de resfriamento também pode ser ajustado alterando sua corrente de operação. Um resfriador de estágio único típico (Figura 1) consiste em duas placas de cerâmica com material semicondutor do tipo p e n (bismuto, telureto) entre as placas de cerâmica. Os elementos do material semicondutor são conectados eletricamente em série e termicamente em paralelo.
Módulos de resfriamento termoelétricos, dispositivos Peltier e módulos TEC podem ser considerados um tipo de bomba de energia térmica de estado sólido e, devido ao seu peso, tamanho e taxa de reação, são muito adequados para uso como parte de sistemas de resfriamento integrados (devido à limitação de espaço). Com vantagens como operação silenciosa, à prova de estilhaçamento, resistência a choques, maior vida útil e fácil manutenção, os modernos módulos de resfriamento termoelétrico, dispositivos Peltier e módulos TEC têm uma ampla gama de aplicações nas áreas de equipamentos militares, aviação, aeroespacial, tratamento médico, prevenção de epidemias, aparelhos experimentais e produtos de consumo (bebedouro, refrigerador de carro, refrigerador de hotel, adega, mini refrigerador pessoal, colchonete térmico e de dormir, etc.).
Hoje, devido ao seu baixo peso, pequeno tamanho ou capacidade e baixo custo, o resfriamento termoelétrico é amplamente utilizado em equipamentos médicos, farmacêuticos, aviação, aeroespacial, militar, sistemas de espectrofotografia e produtos comerciais (como dispensadores de água quente e fria, refrigeradores portáteis, refrigeradores de carros e assim por diante).
| Parâmetros | |
| I | Corrente de operação para o módulo TEC (em amperes) |
| Imáx. | Corrente de operação que faz a diferença máxima de temperatura △Tmáx.(em Amperes) |
| Qc | Quantidade de calor que pode ser absorvida na face lateral fria do TEC (em Watts) |
| Qmáx. | Quantidade máxima de calor que pode ser absorvida pelo lado frio. Isso ocorre em I = Imáx.e quando Delta T = 0. (em Watts) |
| Tquente | Temperatura da face lateral quente quando o módulo TEC está operando (em °C) |
| Tfrio | Temperatura da face lateral fria quando o módulo TEC está em operação (em °C) |
| △T | Diferença de temperatura entre o lado quente (Th) e o lado frio (Tc). Delta T = Th-Tc(em °C) |
| △Tmáx. | Diferença máxima de temperatura que um módulo TEC pode atingir entre o lado quente (Th) e o lado frio (Tc). Isso ocorre (capacidade máxima de resfriamento) em I = Imáx.e Qc= 0. (em °C) |
| Umáx. | Alimentação de tensão em I = Imáx.(em Volts) |
| ε | Eficiência de resfriamento do módulo TEC (%) |
| α | Coeficiente de Seebeck do material termoelétrico (V/°C) |
| σ | Coeficiente elétrico do material termoelétrico (1/cm·ohm) |
| κ | Condutividade térmica do material termoelétrico (W/CM·°C) |
| N | Número de elementos termoelétricos |
| Iεmáx. | Corrente conectada quando a temperatura do lado quente e do lado antigo do módulo TEC é um valor especificado e é necessário obter a eficiência máxima (em amperes) |
Introdução às Fórmulas de Aplicação ao Módulo TEC
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(Th- Tc) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [ IL /σS +α(Th- Tc)]
ε = Qc/IU
Qh= Qc + UI
△Tmáx.= Th+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Imáx =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεmáx =ασS (Th- Tc) / L (√1+0,5σα²(546+ Th- Tc)/ κ-1)
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