热电制冷的应用和优势

  • 时间:2020-08-21 08:46
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  热电制冷是利用珀尔帖效应的原理进行制冷的,其制冷效果主要取决于两种电偶对材料的热电势。由于半导体材料具有较高的热电势,因此,可以用它来做成小型的热电制冷器。由于热电制冷器不需要介质,又无

  需要微型制冷的场合,热电制冷会发挥很好的作用。它在国防、科研、医疗卫生等领域广泛地用作电子器件、仪表的冷却器,或用在低温测仪、器械中,或制作小型恒温器等。

  使用条件严格、对温度反应敏感的电子元器件,必须保证它们在低温或恒定的温度条件下工作,才能发挥其性能。例如:红外探测器需要在低温下才能有高灵敏度和探测率。硫化铅、硒化铅红外控测器在-10℃时的响应比20℃时的响应要高出几倍;在-78℃时,其探测率可以提高一个数量级。为此用途的热电制冷器,一种是由4级电堆组成,在线℃的低温,而制冷器本身仅有750g重,连散热器、电风扇加在一起的体积也只有。另一种是二级电堆组成,耗电6w,冷却硫化铅红外探测器,使其讯噪比提高许多倍。

  许多电子元件要求在恒温条件下工作,例如电阻电容电感晶体管、石英晶体管等。用热电制冷方法制做恒温器,为它们提供恒温器的温度控制简单、精确。用热敏电阻作感温件,它们的温控精度可达±0.05℃。

  在标准电器(电池、电容)标定测量中,需要超级恒温槽。采用热电制冷制作,其恒温控制精度可达0.005℃。

  在畜牧业中热电制冷主要用于储存良种畜的精液。动物的精子在室温下很快会死亡;在0℃时可存活几天;在-78℃时则可存活几年。因而用热电制冷的冷藏瓶在低温下保存和输送动物精液十分方便。

  为了提供极高的真空度,需要在扩散泵上加冷阱。用热电制冷的冷阱与用液态气体(如液态空气、液氮、……)制冷的冷阱相比,前者可以将线个数量级。

  冶金、化工、机械制造工业中,常常需要准确地测定气体的湿度。测定装置中的露点湿度计是很关键的部件。用热电制冷元件制作的露点湿度计具有结构简单、精度高的优点。图3是69式露点仪的示意图。它可以测至-90℃的露点温度。其工作过程如下:被测气体内入口流入零工作室,开动仪器,使镜面开始降温,首先调节光栅 ,使硅光池 的光电压差等于零,这时表示没有信号输出。在整个过程中镜面温度由露点温度显示器Ⅶ自动追踪显示。当温度降以一定程度,镜面出现露珠,此时硅光电池 的受光显著减弱,A与通过I的比较,有信号输出。这个信号经过放大及一系列过程去带动继电器Ⅲ,使指示灯Ⅶ发出指示。同时,制冷电堆的电源停止供电,温度跟踪也随之停止。这时露点温度显示器Ⅶ显示出的值即为露点温度。

  热电偶温度测量装置中必须使用零点仪。一般多用冰水混合物作零点,使用起来不够方便。可以用热电制冷器做成人工零点仪,使测量方便可靠。

  在电源充足,运行经济性不作为首要考虑问题的应用场合,取热电制冷可靠、简单、无噪声、无振动、无工质泄漏等长处,用以作空调或冷却装置。如核潜艇、卫星站、飞机、地下建筑的空调器。

  整个制冷器由热电堆和导线连接而成,没有任何机械运动部件,因而无噪声、无摩擦、可靠性高、寿命长,而且维修方便。

  只要接通电源,即可迅速制冷。冷却速度和制冷温度都可以通过调节工作电流简单而方便池实现。

  既可以用来制冷,又可以改变电流方向用于制热,因而可以用来制做高于室温到低于室温范围内的和恒温器。

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