Applications des modules de refroidissement thermoélectriques
Le cœur du produit de refroidissement thermoélectrique est le module de refroidissement thermoélectrique. Selon les caractéristiques, les faiblesses et le domaine d'application de la pile thermoélectrique, les points suivants doivent être pris en compte lors du choix de la pile :
1. Déterminer l'état de fonctionnement des éléments de refroidissement thermoélectriques. Selon le sens et l'intensité du courant de travail, les performances de refroidissement, de chauffage et de maintien à température constante du réacteur peuvent être déterminées. Bien que la méthode de refroidissement soit la plus couramment utilisée, il ne faut pas négliger ses performances de chauffage et de maintien à température constante.
2. Déterminer la température réelle de l'extrémité chaude lors du refroidissement. Le réacteur étant un dispositif à différence de température, pour un refroidissement optimal, il doit être installé sur un radiateur performant. Selon les conditions de dissipation thermique, déterminer la température réelle de l'extrémité thermique du réacteur lors du refroidissement. Il convient de noter qu'en raison du gradient de température, la température réelle de l'extrémité thermique du réacteur est toujours supérieure à la température de surface du radiateur, généralement inférieure à quelques dixièmes de degré, supérieure à quelques degrés, voire à dix degrés. De même, outre le gradient de dissipation thermique à l'extrémité chaude, il existe également un gradient de température entre l'espace refroidi et l'extrémité froide du réacteur.
3. Déterminer l'environnement et l'atmosphère de fonctionnement du réacteur. Cela inclut le fait que les modules TEC et les modules de refroidissement thermoélectriques fonctionnent sous vide ou en atmosphère ordinaire, avec de l'azote sec, de l'air stationnaire ou en mouvement, ainsi que la température ambiante, à partir de laquelle les mesures d'isolation thermique (adiabatique) sont prises en compte et l'effet des fuites de chaleur est déterminé.
4. Déterminer l'objet de travail des éléments thermoélectriques et l'importance de la charge thermique. Outre l'influence de la température de l'extrémité chaude, la température minimale ou maximale que les éléments thermoélectriques N,P peuvent atteindre est déterminée dans les deux conditions, à vide et adiabatique. En effet, les éléments thermoélectriques N,P Peltier ne peuvent pas être véritablement adiabatiques, mais doivent également subir une charge thermique, sinon leur fonctionnement est dénué de sens.
5. Déterminer le niveau du module thermoélectrique (TEC, élément Peltier). Le choix de la série de réacteurs doit répondre aux exigences de différence de température réelle. Autrement dit, la différence de température nominale du réacteur doit être supérieure à la différence de température réelle requise, faute de quoi il ne pourra pas satisfaire aux exigences. Cependant, la série ne doit pas être trop importante, car le prix du réacteur augmente considérablement avec l'augmentation de la production.
6. Spécifications des éléments thermoélectriques N,P. Après avoir sélectionné la série d'éléments N,P du dispositif Peltier, il est possible de sélectionner les spécifications de ces éléments, notamment le courant de fonctionnement des éléments N,P du refroidisseur Peltier. Étant donné qu'il existe plusieurs types de réacteurs capables de gérer simultanément les différences de température et de production de froid, mais que leurs conditions de fonctionnement diffèrent, le réacteur présentant le courant de fonctionnement le plus faible est généralement choisi. En effet, le coût énergétique est faible. Cependant, la puissance totale du réacteur est déterminante. Pour réduire le courant de fonctionnement à puissance d'entrée égale, il faut augmenter la tension (0,1 V par paire de composants), ce qui implique une augmentation du logarithme des composants.
7. Déterminer le nombre d'éléments N,P. Ce calcul est basé sur la puissance de refroidissement totale du réacteur pour répondre aux exigences de différence de température. Il faut s'assurer que la somme des capacités de refroidissement du réacteur à la température de fonctionnement soit supérieure à la puissance totale de la charge thermique de l'objet en fonctionnement, faute de quoi le réacteur ne pourra pas répondre aux exigences. L'inertie thermique de la pile est très faible, ne dépassant pas une minute à vide, mais en raison de l'inertie de la charge (principalement due à sa capacité thermique), la vitesse de fonctionnement réelle pour atteindre la température de consigne est bien supérieure à une minute et peut prendre plusieurs heures. Si la vitesse de fonctionnement requise est supérieure, le nombre de piles sera plus important ; la puissance totale de la charge thermique est composée de la capacité thermique totale et des fuites thermiques (plus la température est basse, plus les fuites thermiques sont importantes).
Les sept aspects ci-dessus sont les principes généraux à prendre en compte lors du choix des éléments Peltier du module thermoélectrique N, P, selon lesquels l'utilisateur d'origine doit d'abord choisir les modules de refroidissement thermoélectrique, le refroidisseur Peltier, le module TEC en fonction des exigences.
(1) Confirmer l'utilisation de la température ambiante Th ℃
(2) La basse température Tc ℃ atteinte par l'espace ou l'objet refroidi
(3) Charge thermique connue Q (puissance thermique Qp, fuite de chaleur Qt) W
Étant donné Th, Tc et Q, les éléments N,P du refroidisseur thermoélectrique requis et le nombre d'éléments N,P du TEC peuvent être estimés en fonction de la courbe caractéristique des modules de refroidissement thermoélectrique, du refroidisseur Peltier et des modules TEC.
Date de publication : 13 novembre 2023
