Zināt kas ir Peltjē šūna?, termins, ko parasti sauc par dzesēšanas mehānismu, kas ir bijis tirgū daudzus gadus. Un šajā amatā papildus tam, ka tas ir zināms, jūs uzzināsit, kā tas darbojas, tā priekšrocības komandām un nozīmi dažām elektroniskām ierīcēm, kā arī tās mīnusus. Salīdzinoši lēts, bet ļoti noderīgs mehānisms apkārtējās vides temperatūras saglabāšanai, un neskatoties uz to, tas nav īpaši populārs aparatūras lietotāju vidū.
Peltjē šūna
Peltjē šūna tiek izmantota dažādās rūpniecības jomās kopumā aukstumaģenta procesos, cita starpā pateicoties tās lietderībai un tradicionāli izmantoto dzesēšanas sistēmu priekšrocībām. Iemesls, kāpēc mēs šajā rakstā centīsimies izskaidrot, par ko tas ir, un tā galvenos ieguvumus nozarei.
Vispirms ir jāuzsver tā nozīme termoelektriskajā saldēšanas procesā, izmantojot Peltjē šūnu modeli, kura pielietojums arī ir ļoti vienkāršs. Lai to izdarītu, pamatā tiek izmantotas 2 keramikas plāksnes, kas atdalītas ar pīlāriem vai pamatnēm, kuras ir izgatavotas ar 2 pusvadītāju formātiem. Viena P klase (uz bora, indija, gallija bāzes), kā arī N (kuras elementi ir fosfors, arsēns, antimons).
Tādā veidā, ka šīs sastāvdaļas darbojas, cirkulējot pastāvīgu strāvu starp minētajām keramikas plāksnēm, kamēr viena no tām atdziest; otrā plāksne savāc visu pirmās zaudēto siltumu. Šī dinamika neļauj Peltjē šūnai būt tik ļoti atkarīgai no dzesēšanas vides temperatūras.
Atšķiras no pārējām saldēšanas sistēmām, kuras nevar atdzesēt temperatūrā, kas zemāka par istabas temperatūru. Novērojot šajā vienkāršajā un pamata procesā šīs metodes lietderību, lai panāktu augstu komponentu dzesēšanas veiktspēju, var redzēt ar neapbruņotu aci.
Kas tas ir?
Konceptuāli ar Peltjē šūnu saprot aktīvu siltumsūknēšanas sistēmu cietā stāvoklī, un tajā pašā laikā temperatūra plūst no vienas iekārtas daļas uz otru, kuras process tiek veikts caur elektroapgādi, atbilstoši enerģijas virzienam. .
Tādā veidā Peltier termoelektriskais ledusskapis, sildītājs vai siltumsūknis pakļaujas aktīvajam siltumsūknim cietā stāvoklī, lai pārnestu temperatūru no viena iekārtas sektora uz otru. Šo procesu sauc par Peltjē šūnu, Peltjē siltumsūkni, cietvielu ledusskapi vai termoelektrisko (TEC).
Šo elementu var izmantot apkures vai dzesēšanas sistēmās, lai gan praksē tās galvenā lietderība ir vērsta uz dzesēšanu. Tas var darboties arī kā temperatūras regulators, lai sildītu vai atdzesētu.
Tās galvenās priekšrocības saistībā ar tvaika kompresijas dzesēšanu, ko tas nodrošina, ir saistītas ar kustīgu elementu vai cirkulējoša šķidruma trūkumu, kas arī nodrošina diezgan ilgu kalpošanas laiku. Tāpat tas nav īpaši neaizsargāts pret iespējamām noplūdēm, tam ir ļoti mazi izmēri un kaļams formāts.
Tāpat dzesētājam jeb Peltjē šūnai ir divējāda lietderība, jo tam kā dzesēšanas mehānismam ir nepieciešams spriegums caur ierīci, un līdz ar to tas ziņos par dažādām temperatūrām abās pusēs. Tā kā, ja to izmantos kā ģeneratoru, viena ierīces puse uzkarsīs līdz augstākai temperatūrai nekā otra, līdz ar to tā varēs radīt sprieguma starpību starp abām pusēm (rūpnieciskajā apgabalā pazīstams kā Zēbeka efekts). .
Tomēr nepareizi izstrādāts Peltier dzesētājs ir vāji funkcionējošs termoelektriskais ģenerators, bet, ja to darīsit pareizi, tas dos lieliskus rezultātus. Tas ir saistīts ar tā dažādajām dizaina un iepakojuma prasībām.
3DIC procesori
Lai ilustrētu Peltjē šūnas praktisku pielietojumu, var minēt pielietojumu dažos 3DIC tipa mehānismos vai mikroshēmās, lai risinātu vai atrisinātu temperatūras problēmas integrālajās shēmās, kur mērķis ir uz akumulatora novietot Peltjē plāksni ar mērķi. ka augšējā ierīce rada mazāk siltuma, vienlaikus ļaujot apakšējai mikroshēmai sasniegt lielāku pulksteņa ātrumu. tas notiek termiskās noslīkšanas samazināšanās dēļ starp abiem mehānismiem.
Kāpēc to neizmanto elektronisko komponentu dzesēšanai?
Ir vērts pieminēt, ka tā izmantošana aparatūras nozarē, neskatoties uz tā sniegtajām priekšrocībām, ir ļoti ierobežota. Tā kā tai ir nepieciešami lieli enerģijas avoti, sistēma ir neefektīvāka nekā šķidruma dzesēšana, neņemot vērā gaisa dzesētājus. Šajā ziņā jāņem vērā, ka ir jāizkliedē arī sildvirsmas radītais siltums. Tādā veidā, lai liekā siltuma samazināšanai būtu jāuzliek siltuma izlietne.
Jāņem vērā arī tas, ka atšķirība starp abām Peltjē šūnas virsmām parasti ir aptuveni 70ºC. Pēc tam šūna kļūst neefektīva, savukārt aukstā sāk uzkarst. Tajā laikā 2 plāksnes ir tuvu, un siltumam ir tendence pieaugt, tāpēc tas ietekmē šūnas auksto zonu.
Piemērs tam ir 40x40cm plāksne, kas var sasniegt 60W siltuma, kas ir jāatdzesē, kam jāpieskaita neērtības, ka tās darbībai nepieciešama elektrība.
Tagad, neskatoties uz tās potenciālajām īpašībām, par kurām var ziņot Peltjē šūna, varētu secināt, ka tās lietderība būtu plašāka un plašāk izplatīta datoru aparatūras lietotāju kopienā. Tomēr tas tā nav. Iemesls būtībā saistīts ar to, ka tā ir saldēšanas sistēma, pēc ekspertu domām, ļoti nepilnīga.
Tā kā temperatūra, kas izplūst no sildvirsmas, ir jānovērš ar citu līdzīgu procesu. Un tas nozīmē, ka šim nolūkam ir jāiekļauj izkliedētājs ar lielākām vai mazākām proporcijām; un, lai gan mehānisms pats par sevi ir ekonomisks, alternatīvu mehānismu pievienošana sadārdzina ieguldījumus.
Tas attieksies arī uz faktu, ka, ņemot vērā keramisko plākšņu norādīto temperatūras starpību, tā nav neierobežota. Un vispār, nepārtraukti sasniedzot 70ºC, šūna kļūs tik neefektīva, ka sāks vienādi sildīt aukstuma plāksni. Elements, kas ir raksturīgs Peltjē kameras konstrukcijai, jo tā 2 gali ir ļoti tuvu, tāpēc aukstuma plāksne mēdz uzkarst karstās plāksnes tuvuma dēļ.
Kopumā var teikt, ka šī šūnas īpatnība neļauj izmantot termoelektrisko dzesēšanu datorzinātņu jomā, vai vismaz tā nav bieži izmantota. Pat ja daudzi lietotāji dod priekšroku fāzes maiņas dzesēšanai, nevis Peltjē elementiem.
Kā tas strādā?
Tagad jāzina kā darbojas Peltjē šūna To var ilustrēt elektrotermiskā iekārtā, kas paredzēta aukstuma radīšanai, sākot ar elektrību. Tas darbosies tāpat kā siltumsūknis cietā stāvoklī, tas ir, tas ļaus pārnest siltumu no aukstas vides uz karstu, tādējādi radot pretestību temperatūras gradientam.
Mēs jau zinām, ka termoelektriskie dzesētāji tiek veikti, izmantojot Peltjē efektu (parasti to sauc par termoelektrisko). Tāpat neatkarīgi no iekārtas, kur tā tiek izmantota, tai ir 2 malas, kurām brīdī, kad līdzstrāvas elektriskais spēks iet uz ierīci, tas novadīs siltumu no vienas puses uz otru tā, ka vienā pusē. tas atdziest, bet otrs tiek uzsildīts, kura dualitāte padara Peltjē šūnu unikālu.
Tādā veidā, ka karstā zona ir savienota ar siltuma izlietni, kuras mērķis ir uzturēt apkārtējās vides temperatūru, savukārt aukstā puse pazemināsies līdz apkārtējās vides temperatūrai. Atsevišķos lietojumos daudzus dzesētājus var izmantot kaskādes režīmā, kuru mērķis ir pazemināt un/vai normalizēt temperatūru.
Tā konstrukcija ir balstīta uz diviem ekskluzīviem pusvadītājiem, jo ir nepieciešams atšķirīgs elektronu blīvums. Šie mikroelementi atrodas termiski paralēli viens otram un virknē elektroenerģijas ziņā. Tie ir arī savienoti ar vadošu termoplāksni abos galos.
Pieslēdzot spriegumu vai elektrību šo divu pusvadītāju brīvajām pusēm, tiek izveidota nepārtraukta elektriskā plūsma, pateicoties šo komponentu savienojumam, kas atbild par dažādu temperatūru ziņošanu. Dzesēšanas plāksnes puse ir atbildīga par siltuma absorbciju, lai pēc tam pārietu uz otru iekārtas galu, kur atrodas siltuma difuzors.
Savukārt termoelektriskie dzesētāji parasti ir savienoti blakus, iepriekšminēto keramisko plākšņu vidū. Lai gan visas iekārtas dzesēšanas jaudu nosaka TEC daudzums, kas tai ir.
Ja viena fāze, kas satur TEC, izraisīs tipisku maksimālo temperatūras starpību 70 °C starp tās karsto un auksto pusi. Jo vairāk siltuma plūst TEC, jo vairāk tas būs deficīts, jo tam ir jāizkliedē gan siltums, ko tas cirkulē, gan siltums, ko tas rada, pamatojoties uz savu enerģijas patēriņu. Siltuma apjoms, ko tas absorbē, būs proporcionāls elektrībai un ekspozīcijas laikam.
Priekšrocība
Runājot par priekšrocībām, ko Peltjē šūna sniedz ierīcēm, kurās tā atrodas, var minēt sekojošo:
- Tam nav kustīgu daļu, tāpēc tai nepieciešama neliela un bieža apkope.
- Nesatur hlorfluorogļūdeņražus (CFC).
- Ir iespējams kontrolēt temperatūru grāda daļās.
- Tam ir elastīgs formāts; nemaz nerunājot par to, ka tas kopumā ir mazs un kompakts.
- To var izmantot mazākā vai skarbākā vidē nekā parastā saldēšanas iekārta.
- Tam ir ilgs lietderīgās lietošanas laiks, turklāt tas ziņo par vidējo laiku starp atteicēm (MTBF), kas var pārsniegt 100 tūkstošus stundu.
- To var kontrolēt, mainot ieejas spriegumu / elektroenerģiju.
- Tie ir ļoti noderīgi aparatūras dzesēšanai.
Trūkumi
Tā kā ne viss ir ideāli, Peltjē šūnai var būt daži trūkumi, kurus ir vērts pieminēt:
- Tas ļauj izkliedēt tikai ierobežotu siltuma plūsmas apjomu, padarot to īpaši noderīgu sistēmās ar augstu siltuma veidošanos.
- Tas ir paredzēts tikai zema siltuma cikla lietojumiem.
- Koeficienta veiktspējas ziņā tas nav tik efektīvs kā tvaika kompresijas sistēmas.
- Tas rada iespējamu apdegumu gūšanas risku.
- Pastāv tiešu elektrisku kontaktu risks.
- Tas var kondensēties.
- Peltjē šūnas radītais siltums ir jāizkliedē.
Ja jums patika šis saturs, jums var šķist interesantas tālāk norādītās tēmas.