Hvordan velge den besteTEC? La oss først ta en titt på en modell og beregningsformel for TEC med X meritterende.
Bildet ovenfor viser et termoelementpar. Først, la oss introdusere konseptene til hver parameter i det følgende bildet, som vil bli brukt i matematiske ligninger senere.
Følgende er to av de mest grunnleggende ligningene: last Qc og spenningsberegning
1, Qc = 2 * N * [S * I * * * * - 1/2 av I ^ 2 * R * A/L L/A - K * * (Th - Tc)]
2. V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]
I den første Qc-beregningsformelen representerer det første leddet: S *I * Tc Peltier-kjøleeffekten, og det andre leddet, 1/2*I^2*R*L/A, indikerer Joule-varmeeffekten som genereres når strømmen går gjennom en motstand. Joulevarmen fordeles gjennom hele komponenten, så halvparten av varmen strømmer til den kalde siden og den andre halvparten til den varme siden. Det siste leddet, K*A/L*(Th-Tc), representerer Fourier-effekten, det vil si at varme ledes fra høy temperatur til lav temperatur. Derfor vil kjøleeffekten til Peltier bli svekket på grunn av tapene forårsaket av motstand og varmeledningsevne.
For spenning representerer det første leddet S*(Th-Tc) Seebeck-spenningen. Det andre leddet, I*R*L/A, representerer spenningen relatert til Ohms lov.
Etter en ekstremt kompleks utledning er den avanserte matematikken nesten glemt, så deriasjonsprosessen er utelatt her. Resultatet er det viktigste. Deretter oppnås to formler som er ekstremt viktige i TEC-valg:
3. Qmaks=Qc/(1-Dt/Dtmaks
4. COP(ytelseskoeffisient)=Qc/Qtec
Kjernekravene for TEC-valg: last Qc, driftstemperatur Tc, varmendetemperatur Th, Dt=Th-Tc. For eksempel: Qc=1,5W, Dt=50K, Qmax=1,5(1-50/70)=5,25W. Er denne Qmax 5.25W den optimale løsningen? Nei, 5,25 er den minste Qmax i denne applikasjonen. Qmax er ikke nødvendigvis jo større jo bedre. Hvis den er større, vil antallet PN-par være større, og selve energien som forbrukes vil være mer. Hvordan man beregner denne optimale Qmax er ganske komplisert og krever svært profesjonelle termiske designingeniører.
Som vist i følgende figur har vi valgt tre grupper av TEC, forskjellige Qmax, men samme applikasjonsmiljø. COP for TEC# 1 er lavest, mens Qmax er størst.
For å oppsummere:
1. TEC med høyest effekt er ikke nødvendigvis den mest egnede; det avhenger av den spesifikke applikasjonen.
2. For en applikasjon med spesifikke last- og temperaturdifferansekrav er det definitivt mulig å få en optimal løsning ved å beregne COP.
3. Som vist i følgende figur, har hver TEC et optimalt belastningsområde (den høyeste COP-verdien) når Dt er bestemt.
