Термоэлектрические элементы

Термоэлектрический охладитель (TEC) представляет собой плоскую конструкцию, состоящую из двух пластин, между которыми помещена цепь, состоящая из соединений полупроводников с p- и n-типом проводимости.

В основе работы термоэлектрического охладителя лежит эффект Пельтье. При прохождении постоянного электрического тока (DC) через эту цепь некоторое количество тепла передается в ТЕС с «холодной» стороны на «горячую» сторону («холодная» и «горячая» стороны определяются по направлению DC). При такой передаче тепла на обеих сторонах также выделяется Джоулево («омическое») тепло, и часть тепла с горячей стороны переносится обратно на холодную сторону (т. е. возникает эффект, обратный эффекту Пельтье). Количество выделившегося омического тепла зависит от силы тока и от электрического сопротивления TEC, а тепловой поток зависит от разницы температур между сторонами и теплопроводности TEC.

Рис. 1. CADFLO представление модели термоэлектрического охладителя: 1) охлаждаемый объект, 2) TEC, 3) теплообменник, 4) холодная сторона, 5) горячая сторона.

В CADFLO для задания TEC необходимо выбрать плоскую пластину (параллелепипед) в модели NX, указать, какая поверхность является «горячей», и применить к ней один из TEC, уже заданных пользователем в Инженерной базе данных.

В TEC на «холодной» и «горячей» поверхностях не должно быть задано пользовательских граничных условий, т. к. CADFLO автоматически устанавливает на них определенные граничные условия, которые не могут изменяться пользователем. Также эти поверхности должны быть разрешены расчетной сеткой.

Прим.:

Температура внутри указанного TEC, в частности, температуры его «холодной» и «горячей» поверхностей, рассчитываются в CADFLO с помощью специальной процедуры, отличающейся от стандартной процедуры расчета теплопроводности в твердых телах в CADFLO. Таким образом, тело TEC отображается в результатах расчета как теплоизолятор. Кроме того, необходимо, чтобы параметры полученного решения TEC, т. е. температуры «холодной» и «горячей» поверхностей и разница между ними, находились в рабочем диапазоне TEC, указанном производителем.