Termoelektrik sovutish moslamasi, Peltier sovutgichi (termoelektrik sovutish komponentlari sifatida ham tanilgan) Peltier effektiga asoslangan qattiq holatdagi sovutish moslamalaridir. Ular mexanik harakatlanishning yo'qligi, sovutgichning yo'qligi, kichik o'lcham, tezkor javob va aniq haroratni boshqarish kabi afzalliklarga ega. So'nggi yillarda ularning iste'molchi elektronikasi, tibbiy yordam, avtomobillar va boshqa sohalarda qo'llanilishi kengayishda davom etmoqda.
I. Termoelektrik sovutish tizimi va komponentlarining asosiy tamoyillari
Termoelektrik sovutishning asosiy qismi Peltier effektidir: ikkita turli yarimo'tkazgich materiallari (P-turi va N-turi) termojuft juftligini hosil qilganda va to'g'ridan-to'g'ri tok qo'llanilganda, termojuft juftligining bir uchi issiqlikni yutadi (sovutish uchi), ikkinchi uchi esa issiqlikni chiqaradi (issiqlik tarqalish uchi). Oqim yo'nalishini o'zgartirish orqali sovutish uchi va issiqlik tarqalish uchi bir-birining o'rnini bosishi mumkin.
Uning sovutish samaradorligi asosan uchta asosiy parametrga bog'liq:
Termoelektrik koeffitsientning afzalliklari (ZT qiymati): Bu termoelektrik materiallarning ishlashini baholash uchun asosiy ko'rsatkichdir. ZT qiymati qanchalik yuqori bo'lsa, sovutish samaradorligi shuncha yuqori bo'ladi.
Issiq va sovuq uchlar orasidagi harorat farqi: Issiqlik tarqalish uchidagi issiqlik tarqalish effekti sovutish uchidagi sovutish quvvatini bevosita belgilaydi. Agar issiqlik tarqalish silliq bo'lmasa, issiq va sovuq uchlar orasidagi harorat farqi torayadi va sovutish samaradorligi keskin pasayadi.
Ishchi tok: Nominal diapazonda tokning oshishi sovutish quvvatini oshiradi. Biroq, chegaradan oshib ketgandan so'ng, Joule issiqligining oshishi tufayli samaradorlik pasayadi.
II Termoelektrik sovutish moslamalarining (Peltier sovutish tizimi) rivojlanish tarixi va texnologik yutuqlari
So'nggi yillarda termoelektrik sovutish komponentlarini ishlab chiqish ikkita asosiy yo'nalishga qaratilgan: material innovatsiyasi va strukturaviy optimallashtirish.
Yuqori samarali termoelektrik materiallarni tadqiq qilish va ishlab chiqish
An'anaviy Bi₂Te₃ asosidagi materiallarning ZT qiymati qo'shimchalar (masalan, Sb, Se) va nanoskalali ishlov berish orqali 1,2-1,5 gacha oshirildi.
Qo'rg'oshin tellurid (PbTe) va kremniy-germaniy qotishmasi (SiGe) kabi yangi materiallar o'rta va yuqori haroratli stsenariylarda (200 dan 500 ℃ gacha) juda yaxshi ishlaydi.
Organik-noorganik kompozit termoelektrik materiallar va topologik izolyatorlar kabi yangi materiallar xarajatlarni yanada kamaytirishi va samaradorlikni oshirishi kutilmoqda.
Komponent tuzilishini optimallashtirish
Miniatyurizatsiya dizayni: Iste'molchi elektronikasining miniatyurizatsiya talablarini qondirish uchun MEMS (Mikro-Elektro-Mexanik Tizimlar) texnologiyasi orqali mikron o'lchamli termopillarni tayyorlang.
Modulli integratsiya: Sanoat darajasidagi termoelektrik sovutish talablariga javob beradigan yuqori quvvatli termoelektrik sovutish modullari, Peltier sovutgichlari, Peltier qurilmalarini hosil qilish uchun bir nechta termoelektrik qurilmalarni ketma-ket yoki parallel ravishda ulang.
Integratsiyalashgan issiqlik tarqalish tuzilishi: Issiqlik tarqalish samaradorligini oshirish va umumiy hajmni kamaytirish uchun sovutish qanotlarini issiqlik tarqalish qanotlari va issiqlik quvurlari bilan birlashtiring.
III Termoelektrik sovutish moslamalari, termoelektrik sovutish komponentlarining odatiy qo'llanilish stsenariylari
Termoelektrik sovutish moslamalarining eng katta afzalligi ularning qattiq holatda bo'lishi, shovqinsiz ishlashi va aniq haroratni boshqarishidir. Shuning uchun, ular kompressorlar sovutish uchun mos bo'lmagan holatlarda almashtirib bo'lmaydigan o'rin tutadi.
Iste'molchi elektronikasi sohasida
Mobil telefonlarning issiqlik tarqalishi: Yuqori darajadagi o'yin telefonlari mikro termoelektrik sovutish modullari, TEC modullari, peltier qurilmalari, peltier modullari bilan jihozlangan bo'lib, ular suyuq sovutish tizimlari bilan birgalikda chip haroratini tezda pasaytirishi va o'yin paytida qizib ketish tufayli chastota pasayishining oldini olishi mumkin.
Avtomobil muzlatgichlari, Avtomobil sovutgichlari: Kichik avtomobil muzlatgichlari asosan sovutish va isitish funktsiyalarini birlashtirgan termoelektrik sovutish texnologiyasidan foydalanadi (isitish oqim yo'nalishini o'zgartirish orqali amalga oshirilishi mumkin). Ular kichik o'lchamli, kam energiya sarfi va avtomobilning 12V quvvat manbaiga mos keladi.
Ichimliklarni sovutish stakani/izolyatsiyalangan stakan: Ko'chma sovutish stakani o'rnatilgan mikro sovutish plastinkasi bilan jihozlangan bo'lib, u muzlatgichga tayanmasdan ichimliklarni 5 dan 15 daraja Selsiygacha tezda sovutishi mumkin.
2. Tibbiy va biologik sohalar
Aniq haroratni nazorat qilish uskunalari: masalan, PCR asboblari (polimeraza zanjiri reaksiya asboblari) va qon sovutgichlari barqaror past haroratli muhitni talab qiladi. Yarimo'tkazgichli sovutish komponentlari ±0,1 ℃ ichida aniq haroratni nazorat qilishga qodir va sovutgichning ifloslanish xavfi yo'q.
Portativ tibbiy asboblar: masalan, insulin sovutish qutilari, kichik o'lchamli va batareya quvvati uzoq, diabet bilan og'rigan bemorlar tashqariga chiqqanda olib yurishlari uchun mos keladi, bu esa insulinning saqlash haroratini ta'minlaydi.
Lazer uskunalari haroratini boshqarish: Tibbiy lazer bilan ishlov berish moslamalarining asosiy komponentlari (masalan, lazerlar) haroratga sezgir va yarimo'tkazgichli sovutish komponentlari uskunaning barqaror ishlashini ta'minlash uchun real vaqt rejimida issiqlikni tarqatishi mumkin.
3. Sanoat va aerokosmik sohalar
Sanoat kichik ko'lamli sovutish uskunalari: masalan, elektron komponentlarning qarish sinov kameralari va aniq asboblar doimiy haroratli vannalari, mahalliy past haroratli muhit, termoelektrik sovutish moslamalari, termoelektrik komponentlar kerak bo'lganda sovutish quvvati bilan sozlanishi mumkin.
Aerokosmik uskunalar: Kosmik kemalardagi elektron qurilmalar vakuum muhitida issiqlikni tarqatishda qiyinchiliklarga duch keladi. Qattiq holatdagi qurilmalar sifatida termoelektrik sovutish tizimlari, termoelektrik sovutish moslamalari, termoelektrik komponentlar juda ishonchli va tebranishsiz bo'lib, sun'iy yo'ldoshlar va kosmik stansiyalardagi elektron uskunalarning haroratini boshqarish uchun ishlatilishi mumkin.
4. Boshqa paydo bo'layotgan stsenariylar
Kiyiladigan qurilmalar: O'rnatilgan moslashuvchan termoelektrik sovutish plitalari bilan jihozlangan aqlli sovutish dubulg'alari va sovutish kostyumlari yuqori haroratli muhitda inson tanasi uchun mahalliy sovutishni ta'minlaydi va ochiq havoda ishlaydiganlar uchun mos keladi.
Sovuq zanjirli logistika: Termoelektrik sovutish, Peltier sovutish va batareyalar bilan ishlaydigan kichik sovuq zanjirli qadoqlash qutilari katta sovutgichli yuk mashinalariga tayanmasdan vaktsinalar va yangi mahsulotlarni qisqa masofaga tashish uchun ishlatilishi mumkin.
IV. Termoelektrik sovutish moslamalari, Peltier sovutish komponentlarining cheklovlari va rivojlanish tendentsiyalari
Mavjud cheklovlar
Sovutish samaradorligi nisbatan past: Uning energiya samaradorligi koeffitsienti (COP) odatda 0,3 dan 0,8 gacha, bu kompressor sovutish koeffitsientidan ancha past (COP 2 dan 5 gacha yetishi mumkin) va keng ko'lamli va yuqori quvvatli sovutish stsenariylari uchun mos emas.
Yuqori issiqlik tarqalishi talablari: Agar issiqlik tarqalishi uchidagi issiqlik o'z vaqtida chiqarilmasa, bu sovutish effektiga jiddiy ta'sir qiladi. Shuning uchun u samarali issiqlik tarqalishi tizimi bilan jihozlangan bo'lishi kerak, bu esa ba'zi ixcham stsenariylarda qo'llanilishini cheklaydi.
Yuqori narx: Yuqori samarali termoelektrik materiallarni (masalan, nano-dopingli Bi₂Te₃) tayyorlash narxi an'anaviy sovutish materiallariga qaraganda yuqori, bu esa yuqori darajadagi komponentlarning nisbatan yuqori narxiga olib keladi.
2. Kelajakdagi rivojlanish tendentsiyalari
Materiallar sohasidagi yutuq: Xona haroratidagi ZT qiymatini 2,0 dan yuqori darajaga ko'tarish va kompressorli sovutish yordamida samaradorlik farqini kamaytirish maqsadida arzon, yuqori ZT qiymatiga ega termoelektrik materiallarni ishlab chiqish.
Moslashuvchanlik va integratsiya: egri sirtli qurilmalarga (masalan, moslashuvchan ekranli mobil telefonlar va aqlli kiyiladigan qurilmalar) moslashish uchun moslashuvchan termoelektrik sovutish modullarini, TEC modullarini, termoelektrik modullarni, peltier qurilmalarini, peltier modullarini, peltier sovutgichlarini ishlab chiqish; "Chip darajasidagi haroratni boshqarish" ga erishish uchun termoelektrik sovutish komponentlarini chiplar va sensorlar bilan integratsiyalashni rag'batlantirish.
Energiyani tejaydigan dizayn: Narsalar interneti (iot) texnologiyasini integratsiya qilish orqali sovutish komponentlarini aqlli ishga tushirish-to'xtatish va quvvatni boshqarishga erishiladi, bu esa umumiy energiya sarfini kamaytiradi.
V. Xulosa
Termoelektrik sovutish moslamalari, peltier sovutish moslamalari, termoelektrik sovutish tizimlari, qattiq holatda, jim va aniq harorat nazorati kabi noyob afzalliklariga ega bo'lib, iste'molchi elektronikasi, tibbiy yordam va aerokosmik sohalarda muhim o'rin tutadi. Termoelektrik material texnologiyasi va konstruktiv dizaynning doimiy ravishda yangilanishi bilan uning sovutish samaradorligi va narxi masalalari asta-sekin yaxshilanadi va kelajakda yanada aniqroq stsenariylarda an'anaviy sovutish texnologiyasini almashtirishi kutilmoqda.
Nashr vaqti: 2025-yil 12-dekabr
