熱電制冷的基本原理2
由于電子和空穴的移動均使金屬片升溫,形成熱端;使金屬片降溫,形成冷端,所以熱電對在冷端吸收周圍介質的熱量,達到制冷的目的。
在生物冷庫實驗得出,P型半導體的絕對塞貝克系數n,與N型半導體的絕對塞貝克系數a。有相反的符號,因此用這兩種材料制造的熱電對,其材料對的塞貝克系數有較大的數值。
用兩種材料制造的電對臂均為等截面臂,其截面積和臂長分別表示。熱源溫瘦和冷源溫度分別表示。再假定,除了熱源、冷源與熱電對臂之間有熱交換外,熱電對的兩臂與周圍介質間無熱交換。則冷端制冷量應等于珀爾帖效應在冷端產生的冷量,減去通過電偶臂傳入冷端的熱量。計算因珀爾帖效應在冷端產生的冷量時,其珀爾牯系數不是按冷端處半導體的性質計算求得,而是按整條臂的平均的半導體性質計算確定的,因為半導體的性質與溫度有關,半導體冷端的性質與其平均的半導體性質有所不同。
單位時間通過電對兩條臂傳入冷端的熱量。該熱量可通過分析的含有均勻內熱源的等截面棒內溫度場而含有均勻內熱源的等截面棒定。棒內的均勻內熱源系電流流過時產生的焦耳熱。
它在數值上等于因珀爾帖效應產生的冷量,減去二分之一的焦耳熱,再減去電對內部不產生焦耳熱時因兩端溫差所產生的導熱率。熱電對的制冷系數e,反映了熱電對制冷時的能效,它等于制冷量與輸入的電功率彬之比值。
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