Làm thế nào để lựa chọn tốt nhấtTEC? Trước tiên chúng ta hãy xem mô hình và công thức tính của TEC với X có công.
Hình ảnh trên cho thấy một cặp cặp nhiệt điện. Đầu tiên chúng ta hãy giới thiệu khái niệm về từng tham số trong hình dưới đây, chúng sẽ được sử dụng trong các phương trình toán học sau này.
Sau đây là hai trong số các phương trình cơ bản nhất: tải Qc và tính toán điện áp
1, Qc = 2 * N * [S * I * * * * - 1/2 cái I ^ 2 * R * A/L L/A - K * * (Th - Tc)]
2. V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]
Trong công thức tính Qc đầu tiên, số hạng đầu tiên: S *I * Tc biểu thị hiệu ứng làm mát Peltier và số hạng thứ hai, 1/2*I^2*R*L/A, biểu thị hiệu ứng nhiệt Joule được tạo ra khi dòng điện đi qua một điện trở. Nhiệt Joule được phân bổ khắp bộ phận, do đó một nửa nhiệt lượng truyền sang phía lạnh và nửa còn lại chuyển sang phía nóng. Số hạng cuối cùng, K*A/L*(Th-Tc), biểu thị hiệu ứng Fourier, nghĩa là nhiệt được truyền từ nhiệt độ cao đến nhiệt độ thấp. Vì vậy, hiệu quả làm mát của Peltier sẽ bị suy yếu do tổn thất do điện trở và độ dẫn nhiệt.
Đối với điện áp, số hạng đầu tiên S*(Th-Tc) biểu thị điện áp Seebeck. Số hạng thứ hai, I*R*L/A, biểu thị điện áp liên quan đến Định luật Ohm.
Sau một phép đạo hàm cực kỳ phức tạp, toán học nâng cao gần như đã bị lãng quên nên quá trình đạo hàm cũng bị lược bỏ ở đây. Kết quả là quan trọng nhất. Sau đó, thu được hai công thức cực kỳ quan trọng trong việc lựa chọn TEC:
3. Qmax=Qc/(1-Dt/Dtmax
4. COP(Hệ số hiệu suất)=Qc/Qtec
Các yêu cầu cốt lõi để lựa chọn TEC: tải Qc, nhiệt độ vận hành Tc, nhiệt độ đầu nóng Th, Dt=Th-Tc. Ví dụ: Qc=1,5W, Dt=50K, Qmax=1,5(1-50/70)=5,25W. Qmax 5.25W này có phải là giải pháp tối ưu? Không, 5,25 là Qmax nhỏ nhất trong ứng dụng này. Qmax không nhất thiết càng lớn thì càng tốt. Nếu lớn hơn thì số lượng cặp PN sẽ nhiều hơn và năng lượng tiêu thụ cũng nhiều hơn. Cách tính Qmax tối ưu này khá phức tạp và đòi hỏi các kỹ sư thiết kế nhiệt rất chuyên nghiệp.
Như thể hiện trong hình dưới đây, chúng tôi đã chọn ba nhóm TEC, Qmax khác nhau, nhưng cùng một môi trường ứng dụng. COP của TEC#1 là thấp nhất, trong khi Qmax của nó là lớn nhất.
Tóm lại:
1. TEC có quyền lực cao nhất chưa chắc là TEC phù hợp nhất; nó phụ thuộc vào ứng dụng cụ thể.
2. Đối với một ứng dụng có yêu cầu chênh lệch nhiệt độ và tải cụ thể, chắc chắn có thể đạt được giải pháp tối ưu bằng cách tính COP.
3. Như thể hiện trong hình dưới đây, mỗi TEC có phạm vi tải tối ưu (giá trị COP cao nhất) khi xác định Dt.
