Термоэлектрические холодильники, страница 7

Для бытового холодильника небольшой емкости необходимый перепад температур горя­чих и холодных спаев термоэлектрической батареи должен быть не менее 30° С. При работе термоэлектриче­ской батареи в режиме максимальной холодопроизводительности

(рис. 42, а) перепад температур Д^ = 30° С может быть достигнут при Qo = 1,73 Вт. Холо­дильный коэф­фициент термобатареи будет составлять при этом 0,25, При работе термобата­реи в режиме ма­ксимальной экономичности (рис. 42, б) этот же перепад температур, может быть, достигнут при Q₀ = 1 Вт, однако значение холо­дильного коэффициента при этом меньше 0,25. При незначительном перепаде темпера­турхолодильный коэффициент режима максимальной экономичности значительно превосходит его значение при режиме макси­мальной холодо­производительности.

Проведенное сравнение показателей работы термобатареи на двух режимах говорит о том, что если термобатарея предназначается для глубокого охлаждения, например в бы­товых холодильниках , то ее следует рассчитывать по режиму максимальной холо­допроизводительности; если же требуемый перепад темпера­тур , что оказыва­ется достаточным для кондиционеров воздуха, то термобатарею следует рассчитывать в режиме макси­мальной экономичности.

Оптимальное напряжение постоянного тока, которым должна питаться термоэлектрическая батарея при работе ее в том или ином режиме, определяется суммой напряжения, потребного для полу­чения опти­мального тока питания, и напряжения, расходуемого на преодоление т. э. д. с. Зеебека, т. е, для обеспе­чения работы термобатареи в режиме максимальной холо­допроизводительности к ней должно быть подведено оптимальное напряжение.

                                                                           (95)

Многокаскадные термоэлектрические батареи

Поскольку с уменьшением перепада температур горячих и холод­ных спаев холо­дильный коэффициент термоэлектрической батареи повышается, то одним из способов повышения экономичности термо­электриче­ского охлаждения следует считать снижение температуры горячих спаев за счет эффективного отвода от них тепла, Темпера­тура го­рячих спаев может быть понижена, если к ним присоединить холодные спаи другой тер­моэлектрической батареи. При этом обра­зуется двухступенчатая (двухкаскадная) термо­электрическая бата­рея, вторая ступень которой призвана повысить экономичность пер­вой или понизить температуру холодных спаев и тем самым повысить холодопроизводи­тельность первой ступени. С этой же целью может быть спроектирована трехступенчатая и многоступен­чатая термоэлектрическая батарея, каждая из последующих сту­пеней ко­торой будет охлаждать горячие спаи предыдущей ступени.

Рассмотрим показатели холодопроизводительности и экономич­ности трехступен­чатой термоэлектриче­ской батареи, каждая ступень которой имеет самостоятельную электрическую цепь с источником питания. Если обозначить через Q₀i холодопроизводи­тельность той или иной ступени термобатареи, то экономичность одной ступени опреде­лится холодопроизводительностью от единицы затраченной электрической энергии.

Для того чтобы каждая ступень термоэлектрической батареи использовалась пол­ностью в своем целевом назначении, необходимо, чтобы холодопроизводительность ка­ждой последующей ступени была больше пре­дыдущей на величину затраченной в ней энергии, т.е.

                                 (96)

Если   холодильные   коэффициенты  отдельных  ступеней  равны, то холодопроизводи­тельность третьей ступени должна быть равна