Notkun hitaorkukælingareininga
Kjarninn í notkunarvörum fyrir hitakælingu er hitakælingareiningin. Samkvæmt eiginleikum, veikleikum og notkunarsviði hitakælingarstafla ætti að greina eftirfarandi vandamál við val á stafla:
1. Ákvarðið rekstrarstöðu hitakæliþáttanna. Samkvæmt stefnu og stærð rekstrarstraumsins er hægt að ákvarða kælingu, upphitun og stöðugan hita hvarfefnisins. Þó að kælingaraðferðin sé algengust, ætti ekki að hunsa upphitunar- og stöðugan hita.
2. Ákvarðið raunverulegt hitastig heita enda hvarfsins við kælingu. Þar sem hvarfurinn er hitamismunartæki, til að ná sem bestum kælingaráhrifum, verður hvarfurinn að vera settur upp á góðum ofni. Í samræmi við góða eða slæma varmadreifingarskilyrði, ákvarðið raunverulegt hitastig varmaenda hvarfsins við kælingu. Það skal tekið fram að vegna áhrifa hitastigshalla er raunverulegt hitastig varmaenda hvarfsins alltaf hærra en yfirborðshitastig ofnsins, venjulega minna en nokkrir tíunduhlutar úr gráðu, meira en nokkrar gráður, tíu gráður. Á sama hátt, auk varmadreifingarhallans við heita endann, er einnig hitastigshalla milli kælda rýmisins og kalda enda hvarfsins.
3. Ákvarðið vinnuumhverfi og andrúmsloft hvarfefnisins. Þetta felur í sér hvort TEC-einingarnar, hitarafkælieiningarnar, eigi að virka í lofttæmi eða venjulegu andrúmslofti, þurru köfnunarefni, kyrrstæðu eða hreyfanlegu lofti og umhverfishita, sem tekur mið af einangrunarráðstöfunum (adiabatískum) og áhrif varmaleka eru ákvörðuð.
4. Ákvarðið vinnusvið hitarafþáttanna og stærð varmaálagsins. Auk áhrifa hitastigs heita endanum er lágmarkshitastig eða hámarkshitamismunur sem TEC N,P frumefnin geta náð ákvarðaður við bæði skilyrðin tómarúm og sjálfhleðslu. Reyndar geta Peltier N,P frumefnin ekki verið sannarlega sjálfhleðsluleg heldur verða þau einnig að hafa varmaálag, annars er það tilgangslaust.
5. Ákvarðið stig hitaraflseiningarinnar, TEC einingarinnar (peltier frumefni). Val á hvarfakerfum verður að uppfylla kröfur um raunverulegan hitamismun, þ.e. nafnhitamismunur hvarfsins verður að vera hærri en raunverulegur hitastigsmismunur sem krafist er, annars getur hann ekki uppfyllt kröfurnar, en serían má ekki vera of mikil, því verð hvarfsins batnar verulega með aukinni seríu.
6. Upplýsingar um hitarafmagns N,P frumefni. Eftir að röð N,P frumefna í Peltier tækinu hefur verið valin, er hægt að velja forskriftir Peltier N,P frumefnanna, sérstaklega vinnustraum N,P frumefna í Peltier kælibúnaðinum. Þar sem til eru nokkrar gerðir af hvarfefnum sem geta tekist á við hitastigsmun og kælingu á sama tíma, en vegna mismunandi vinnuskilyrða, er hvarfefnið með lægsta vinnustrauminn venjulega valið, þar sem kostnaður við stuðningsafl er lítill á þessum tíma, en heildarafl hvarfefnisins er ákvarðandi þáttur, og sama inntaksafl til að draga úr vinnustraumnum verður að auka spennuna (0,1V á par af íhlutum), þannig að lógaritmi íhlutanna verður að aukast.
7. Ákvarðið fjölda N,P frumefna. Þetta byggist á heildarkælikrafti hvarfefnisins til að uppfylla kröfur um hitastigsmismun. Það verður að tryggja að summa kæligeta hvarfefnisins við rekstrarhitastig sé meiri en heildarafl varmaálags vinnuhlutans, annars getur það ekki uppfyllt kröfurnar. Varmaþrengsla reipanna er mjög lítil, ekki meira en ein mínúta án álags, en vegna tregðu álagsins (aðallega vegna varmarýmdar álagsins) er raunverulegur vinnuhraði til að ná stilltu hitastigi miklu meiri en ein mínúta og allt að nokkrar klukkustundir. Ef kröfur um vinnuhraða eru meiri verður fjöldi reipanna meiri og heildarafl varmaálagsins er samsett úr heildarvarmarýmdinni ásamt varmaleka (því lægra sem hitastigið er, því meiri er varmalekinn).
Ofangreindir sjö þættir eru almennar meginreglur sem þarf að hafa í huga þegar valið er á N,P Peltier frumefnum fyrir hitaraflseininguna, þar sem upphaflegur notandinn ætti fyrst að velja hitaraflskælieiningar, Peltier kælir, TEC einingu í samræmi við kröfur.
(1) Staðfestu notkun umhverfishita Th ℃
(2) Lágt hitastig Tc ℃ sem kælt rými eða hlutur nær
(3) Þekkt varmaálag Q (varmaafl Qp, varmaleki Qt) W
Miðað við Th, Tc og Q er hægt að áætla nauðsynleg N,P frumefni fyrir hitakæli og fjölda TEC N,P frumefna samkvæmt einkennandi ferli hitakælieininganna, Peltier-kælisins og TEC-eininganna.
Birtingartími: 13. nóvember 2023
