थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग मॉड्यूल का परिचय
थर्मोइलेक्ट्रिक तकनीक पेल्टियर प्रभाव पर आधारित एक सक्रिय ताप प्रबंधन तकनीक है। इसकी खोज जेसीए पेल्टियर ने 1834 में की थी। इस प्रक्रिया में दो थर्मोइलेक्ट्रिक पदार्थों (बिस्मथ और टेलुराइड) के जंक्शन से धारा प्रवाहित करके जंक्शन को गर्म या ठंडा किया जाता है। संचालन के दौरान, टीईसी मॉड्यूल से प्रत्यक्ष धारा प्रवाहित होती है, जिससे ऊष्मा एक तरफ से दूसरी तरफ स्थानांतरित होती है और एक ठंडा और एक गर्म भाग बनता है। धारा की दिशा उलट देने पर ठंडे और गर्म भाग बदल जाते हैं। इसकी शीतलन क्षमता को परिचालन धारा बदलकर भी समायोजित किया जा सकता है। एक विशिष्ट एकल चरण कूलर (चित्र 1) में दो सिरेमिक प्लेटें होती हैं, जिनके बीच पी और एन प्रकार के अर्धचालक पदार्थ (बिस्मथ और टेलुराइड) रखे होते हैं। अर्धचालक पदार्थ के तत्व विद्युत रूप से श्रृंखला में और तापीय रूप से समानांतर में जुड़े होते हैं।
थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग मॉड्यूल, पेल्टियर डिवाइस, टीईसी मॉड्यूल को एक प्रकार का सॉलिड-स्टेट थर्मल एनर्जी पंप माना जा सकता है, और इसके वास्तविक वजन, आकार और प्रतिक्रिया दर के कारण, यह अंतर्निर्मित कूलिंग सिस्टम के हिस्से के रूप में उपयोग के लिए बहुत उपयुक्त है (स्थान की कमी के कारण)। शांत संचालन, टूटने से बचाव, झटके से बचाव, लंबी उपयोगी जीवन अवधि और आसान रखरखाव जैसे फायदों के साथ, आधुनिक थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग मॉड्यूल, पेल्टियर डिवाइस, टीईसी मॉड्यूल का सैन्य उपकरण, विमानन, अंतरिक्ष, चिकित्सा उपचार, महामारी रोकथाम, प्रायोगिक उपकरण, उपभोक्ता उत्पाद (वाटर कूलर, कार कूलर, होटल रेफ्रिजरेटर, वाइन कूलर, पर्सनल मिनी कूलर, कूल एंड हीट स्लीप पैड आदि) के क्षेत्रों में व्यापक अनुप्रयोग है।
आज, अपने कम वजन, छोटे आकार या क्षमता और कम लागत के कारण, थर्मोइलेक्ट्रिक कूलिंग का व्यापक रूप से चिकित्सा, फार्मास्युटिकल उपकरण, विमानन, अंतरिक्ष, सैन्य, स्पेक्ट्रोस्कोपी सिस्टम और वाणिज्यिक उत्पादों (जैसे गर्म और ठंडा पानी डिस्पेंसर, पोर्टेबल रेफ्रिजरेटर, कार कूलर आदि) में उपयोग किया जाता है।
| पैरामीटर | |
| I | TEC मॉड्यूल के लिए ऑपरेटिंग करंट (एम्प्स में) |
| Iअधिकतम | वह परिचालन धारा जो अधिकतम तापमान अंतर △T उत्पन्न करती हैअधिकतम(एम्प्स में) |
| Qc | टीईसी के ठंडे सिरे पर अवशोषित की जा सकने वाली ऊष्मा की मात्रा (वॉट में) |
| Qअधिकतम | ठंडी तरफ अवशोषित की जा सकने वाली ऊष्मा की अधिकतम मात्रा। यह I = I पर घटित होती है।अधिकतमऔर जब डेल्टा T = 0 (वाट में) |
| Tगर्म | टीईसी मॉड्यूल के संचालन के दौरान गर्म सतह का तापमान (डिग्री सेल्सियस में) |
| Tठंडा | टीईसी मॉड्यूल के संचालन के दौरान ठंडी सतह का तापमान (डिग्री सेल्सियस में) |
| △T | गर्म पक्ष (T) के बीच तापमान का अंतरh) और ठंडी तरफ (Tc). डेल्टा टी = टीh-Tc(डिग्री सेल्सियस में) |
| △Tअधिकतम | एक टीईसी मॉड्यूल गर्म पक्ष (T) के बीच तापमान में अधिकतम अंतर प्राप्त कर सकता हैh) और ठंडी तरफ (Tcयह (अधिकतम शीतलन क्षमता) I = I पर घटित होती है।अधिकतमऔर क्यूc= 0. (डिग्री सेल्सियस में) |
| Uअधिकतम | I = I पर वोल्टेज आपूर्तिअधिकतम(वोल्ट में) |
| ε | TEC मॉड्यूल की शीतलन दक्षता (%) |
| α | ऊष्माविद्युत पदार्थ का सीबेक गुणांक (V/°C) |
| σ | ऊष्माविद्युत पदार्थ का विद्युत गुणांक (1/सेमी·ओम) |
| κ | ऊष्माविद्युत पदार्थ की ऊष्मा चालकता (W/CM·°C) |
| N | थर्मोइलेक्ट्रिक तत्व की संख्या |
| Iεअधिकतम | TEC मॉड्यूल के गर्म और ठंडे दोनों तरफ के तापमान का मान एक निश्चित सीमा तक पहुंचने पर प्रवाहित धारा, और अधिकतम दक्षता (एम्पीयर में) प्राप्त करना आवश्यक है। |
टीईसी मॉड्यूल में अनुप्रयोग सूत्रों का परिचय
Qc= 2N[α(Tc+273)-एलआई²/2σS-κs/Lx(Tएच- टीसी) ]
△T= [ Iα(Tc+273)-एलआई/²2σS] / (κS/L + I α]
U = 2 N [ IL /σS +α(Tएच- टीसी)]
ε = Qc/यूआई
Qएच= क्यूसी + आइयू
△Tअधिकतम= टीएच+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Iअधिकतम =κS/ Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεअधिकतम =ασS (Tएच- टीसी) / एल (√1+0.5σα²(546+ टीएच- टीसी)/ κ-1)
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