Термоэлектрические холодильники, страница 4

, где

Х – обобщенный коэффициент теплопроводности термоэлементов:

, где

Х₁, Х₂ – коэффициенты теплопроводности термоэлементов.

В уравнении теплового баланса отсутствует теплота Томсона вследствие ее малых значений.

Из уравнения теплового баланса:

,

подставив вместо I значение I_опт, получим максимальную холодопроизводительность:

,

         Для определения максимального перепада температур (Т-Т)_max между холодными и горячими спаями термобатареи, который будет достигнут при оптимальном значении тока, питающего термобатарею, считаем Q_0max=0:

.

          Затем подставим в данное выражение коэффициент Пельтье и выражения R и X, получаем:

,

где Z – характеристика эффективности термоэлемента, 1/К.

Холодильный коэффициент (Е) – отношение холодопроизводительности к потребляемой мощности; холодопроизводительность (из теплового баланса) определяется потерей мощности в элементах термобатареи: в виде выделяющейся Джоулевой теплоты W и потерь мощности на преодоление термо ЭДС. Таким образом:

Доя определения значения I_опт, необходимо определить производную и приравнять ее нулю, отсюда:

Выражение для максимального значения холодильного коэффициента при I=I_опт:

 

3.  Конструкции термоэлектрических холодильников. Автомобильные холодильники.

Применение термоэлектрических холодильников целесообразно при небольших внутренних объемах и температурах +5 +10 ^˚С. Объемы целесообразно создавать в пределах 40-50 дм³.

В нашей стране выпускается автомобильный холодильник ХАТЕ-12М с искусственным охлаждением пластин радиатора вентилятором. Термоэлектрическая батарея состоит из 75 элементов размерами 337 мм, изготовленная методом прессования. В холодильнике два режима работы: основной (V=12 В) и вспомогательный, когда последовательно с батареей подключается гасящее сопротивление, уменьшающее силу тока приблизительно в два раза.

В новом поколении термоэлектрических холодильников применены термобатареи, изготовленные из синтезированного материала, полученного методом кристаллизации из расплава. Направленная кристаллизация проводится методом зонной плавки, что позволяет снизить потребление электроэнергии. Они работают как от постоянного тока, так и от и переменного. Объем холодильной камеры соответствует одному из значений параметрического ряда: 1,5; 3,1; 6,2; 9,2; 13,8; 18,4 дм³.

Режимы работы – основной, вспомогательный, резервный и подогрева, есть устройство сигнализации о разряде аккумуляторной батареи, теплоизоляция- пенополиуретан.

Помимо автомобильных холодильников выпускаются (в частности в США) термоэлектрические кондиционеры для автобусов, в Японии - для легковых автомобилей, в России - воздухоохладители для тракторов. Применяются ледогенераторы (термоэлектрические), охладители жидкости  (бутылок, детского питания), охладители воды на самолетах (10±3˚С при температуре на входе более 50˚С).