Պելտիեի էլեմենտ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search

Պելտիեի էլմենտ՝ ջերմաէլեկտրական փոխակերպիչ. աշխատանքի սկզբունքը հիմնվում է Պելտիեի էֆեկտի վրա, էլեկտրական հոսանքի միացման դեպքում ջերմաստիճանների տարբերություն է առաջանում։ Էլեմենտն իր անունը ստացել է Ժան Պելտիեի պատվին[1]։ Անգլերեն գրականությունում այն հիշատակվում է որպես TEC(անգլերենից՝ Thermoelectric Cooler-ջերմաէլեկտրական հովացուցիչ)։ Պելտիեի էֆեկտի հակառակ էֆեկտին՝ անվանում են Զեեբեկի էֆեկտ։

Աշխատանքի սկզբունք[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Պելտիեի էլեմենտի արտաքին տեսքը

Պելտիեի էլեմենտի աշխատանքի սկզբունքում ընկած է երկու կիսահաղորդչային նյութերի կապը տարբեր էներգետիկ մակարդակների էլեկտրոնների հետ, հաղորդականության գոտում ։ Երբ հոսանքը ընթանում է երկու կիսահաղորդչային նյութերի միջով, էլեկտրոնը ձեռք է բերում էներգիա, որպեսզի անցնի մյուս կիսահաղորդչի հաղորդականության ավելի բարձր էներգետիկ գոտի։ Էներգիայի այդպիսի կլանումով կիսահաղորդիչների հպման մասում տեղի է ունենում սառեցում։ Երբ հոսանքը ընթանում է հակառակ ուղղությամբ, կիսահաղորդիչների հպման տեղամասում տեղի է ունենում տաքացում և սովորական ջերմային ազդեցություն։

Պելտիեի էլեմենտը բաղկացած է մեկ կամ ավելի զույգ փոքր կիսահաղորդչային զուգահեռանիստերից- n-տիպի և p-տիպի զույգում(սովորաբար բիսմութ Bi2Te3 և SiGe-ի պինդ լուծույթ), որոնք մետաղական պատնեշի միջոցով կապված են իրար զույգերով։ Մետաղական պատնեշը միաժամանակ ծառայում է որպես ջերմային կապ և հաղորդականություն չունեցող մեկուսացված թաղանթ կամ կերամիկական թիթեղ։ Զուգահեռանիստերի զույգերը կապված են այնպես, որ կիսահաղորդիչների զույգերի հետ առաջանում է հաղորդականության տարբեր տեսակի շարունակական կապ այնպես, որ վերևում միացությունների հաջորդականությունը () է, իսկ ներքևում՝ հակառակը (): Էլեկտրական հոսանքը հետևողականորեն անցնում է բոլոր զուգահեռանիստերի միջով։

Պելտիեի էլեմենտի կառուցվածքը

Հոսանքի անցման ուղղությունից կախված վերևի կողմը սառում է, իսկ ներքևինը՝ տաքանում։ Այս իմաստով Պելտիեի էլեմենտով անցնելուց հետո էլեկտրական հոսանքը դառնում է ջերմություն և ստեղծում է ջերմաստիճանների տարբերություն։ Եթե տաքացող կողմը հովացնենք ռադիատորով կամ օդափոխիչով, այդ դեպքում սառը կողմի ջերմաստիճանը ավելի կնվազի։ Կախված էլեմենտի տեսակից և հոսանքի մեծությունից, ջերմաստիճանների տարբերությունը կարող է հասնել մոտավորապես 70 °C:

Առավելություններ և թերություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Պելտիեի էլեմենտի առավելությունը կայանում է իր փոքր չափերում, մեխանիկական մասերի և աղմուկների, շարժվող մասերի, ինչպես նաև գազերի և հեղուկների բացակայության մեջ։

Պելտիեի էլեմենտի թերությունը սառեցման ավելի ցածր արդյունավետությունն է, քան սառեցնում է կոմպրեսորների համակարգը ֆրեոնի վրա, որը ջերմաստիճանների նկատելի տարբերության հասնելու համար բերում է ավելի մեծ էներգիայի սպառման։

Պելտիեի էլեմենտով մարտկոցում տեսականորեն հնարավոր է հասնել ավելի մեծ ջերմաստիճանային տարբերության, դրանով իսկ ավելի լավ է օգտագործել իմպուլսային ջերմաստիճանային մեթոդը, որի շնորհիվ էլ կարելի է նվազեցնել էներգիայի սպառումը[2]։

Կիրառում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Պելտիեի էլեմենտները կիրառվում է այն իրավիճակներում, որտեղ դա անհրաժեշտ է հովացման փոքր ջերմաստիճանի տարբերության համար կամ սառեցման էներգետիկ արդյունավետությունը կարևոր չէ։ Օրինակ, Պելտիեի էլեմետնը օգտագործում են Պոլիմերազային շղթայական ռեակցիայի ամպլիֆիկացիայի մեջ, ավտոմեքենաների փոքր սառնարաններում, քանի որ այս դեպքում կոմպրեսորների օգտագործումը անհնար է չափերի պատճառով, բացի այդ հովացման պահանջվող հզորությունը փոքր է։

Պելտիեի էլեմենտները օգտագործում են թվային ֆոտոխցիկներում լիցքավորման հետ կապված սարքերի հովացման համար։ Ինչպես նաև Պելտիեի էլեմետնը հաճախ օգտագործում են դիոդային լազերներում՝ հովացման և ջերմակայունության համար այնպես, որ կայունացնում են ճառագայթող ալիքի երկարությունը։

Ցածր հովացման հզորության սարքերում Պելտիեի էլեմենտը հաճախ օգտագործում են ինչպես երկրորդ կամ երրորդ հովացման աստիճան։ Սա թույլ է տալիս հասնել 30—40 աստիճան ավելի ցածր ջերմաստիճանի, քան սովորական հովացման կոմպրեսորների օգնությամբ։

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. Seebeck scoprì il fenomeno che porta il suo nome nel 1821. Diversi anni più tardi Peltier scoprì il femomeno opposto.«Արխիվացված պատճենը»։ Արխիվացված է օրիգինալից 2016-11-25-ին։ Վերցված է 2017-01-28 
  2. Батарея элементов Пельтье