Jak vybrat to nejlepšíTEC? Podívejme se nejprve na model a výpočetní vzorec TEC s X záslužný.
Obrázek nahoře ukazuje pár termočlánků. Nejprve si na následujícím obrázku představíme pojmy jednotlivých parametrů, které budou později použity v matematických rovnicích.
Následují dvě nejzákladnější rovnice: zatížení Qc a výpočet napětí
1, Qc = 2 * N * [S * I * * * * - 1/2 I ^ 2 * R * A/L L/A - K * * (Th - Tc)]
2. V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]
V prvním vzorci pro výpočet Qc první člen: S *I * Tc představuje Peltierův chladicí efekt a druhý člen, 1/2*I^2*R*L/A, označuje Jouleův tepelný efekt generovaný při průchodu proudu rezistorem. Joulovo teplo je distribuováno po celé součásti, takže polovina tepla proudí na studenou stranu a druhá polovina na teplou stranu. Poslední člen, K*A/L*(Th-Tc), představuje Fourierův jev, to znamená, že teplo je vedeno z vysoké teploty na nízkou teplotu. Proto bude chladicí účinek Peltiera oslaben v důsledku ztrát způsobených odporem a tepelnou vodivostí.
Pro napětí představuje první člen S*(Th-Tc) Seebeckovo napětí. Druhý člen, I*R*L/A, představuje napětí související s Ohmovým zákonem.
Po extrémně složitém odvozování se pokročilá matematika téměř zapomněla, takže zde proces odvozování odpadá. Výsledek je nejdůležitější. Poté se získají dva vzorce, které jsou extrémně důležité při výběru TEC:
3. Qmax=Qc/(1-Dt/Dtmax
4. COP (Koeficient výkonu) = Qc/Qtec
Základní požadavky pro výběr TEC: zatížení Qc, provozní teplota Tc, teplota horkého konce Th, Dt=Th-Tc. Například: Qc=1,5W, Dt=50K, Qmax=1,5(1-50/70)=5,25W. Je tento Qmax 5,25W optimální řešení? Ne, 5,25 je nejmenší Qmax v této aplikaci. Qmax není nutně čím větší, tím lepší. Pokud je větší, počet PN párů bude větší a samotná spotřebovaná energie bude větší. Jak vypočítat toto optimální Qmax je poměrně komplikované a vyžaduje velmi profesionální tepelné konstruktéry.
Jak ukazuje následující obrázek, vybrali jsme tři skupiny TEC, různé Qmax, ale stejné aplikační prostředí. COP TEC# 1 je nejnižší, zatímco jeho Qmax je největší.
Abych to shrnul:
1. TEC s nejvyšším výkonem nemusí být nutně nejvhodnější; záleží na konkrétní aplikaci.
2. Pro aplikaci se specifickými požadavky na zatížení a rozdíl teplot je určitě možné získat optimální řešení výpočtem COP.
3. Jak ukazuje následující obrázek, každý TEC má optimální rozsah zatížení (nejvyšší hodnotu COP), když je stanovena Dt.
