Como escolher o melhorTÉCNICO? Vamos primeiro dar uma olhada em um modelo e fórmula de cálculo do TEC com X meritório.
A imagem acima mostra um par de termopares. Primeiramente, vamos apresentar os conceitos de cada parâmetro da imagem a seguir, que será usado posteriormente em equações matemáticas.
A seguir estão duas das equações mais fundamentais: carga Qc e cálculo de tensão
1, Qc = 2 * N * [S * I * * * * - 1/2 do I ^ 2 * R * A/L L/A - K * * (Th - Tc)]
2. V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]
Na primeira fórmula de cálculo Qc, o primeiro termo: S *I * Tc representa o efeito de resfriamento Peltier, e o segundo termo, 1/2*I^2*R*L/A, indica o efeito de calor Joule gerado quando a corrente passa por um resistor. O calor Joule é distribuído por todo o componente, de modo que metade do calor flui para o lado frio e a outra metade para o lado quente. O último termo, K*A/L*(Th-Tc), representa o efeito Fourier, ou seja, o calor é conduzido de alta temperatura para baixa temperatura. Portanto, o efeito de resfriamento do Peltier será enfraquecido devido às perdas causadas pela resistência e pela condutividade térmica.
Para tensão, o primeiro termo S*(Th-Tc) representa a tensão de Seebeck. O segundo termo, I*R*L/A, representa a tensão relacionada à Lei de Ohm.
Após uma derivação extremamente complexa, a matemática avançada foi quase esquecida, portanto o processo de derivação é omitido aqui. O resultado é o mais importante. Obtêm-se então duas fórmulas extremamente importantes na seleção do TEC:
3. Qmáx=Qc/(1-Dt/Dtmáx
4. COP (Coeficiente de Desempenho) = Qc/Qtec
Os principais requisitos para a seleção do TEC: carga Qc, temperatura operacional Tc, temperatura final quente Th, Dt=Th-Tc. Por exemplo: Qc=1,5W, Dt=50K, Qmax=1,5(1-50/70)=5,25W. Este Qmax 5,25W é a solução ideal? Não, 5,25 é o menor Qmax nesta aplicação. Qmax não é necessariamente quanto maior melhor. Se for maior, o número de pares PN será maior e a própria energia consumida será maior. Como calcular esse Qmax ideal é bastante complicado e requer engenheiros de projeto térmico muito profissionais.
Conforme mostrado na figura a seguir, selecionamos três grupos de TEC, Qmax diferentes, mas o mesmo ambiente de aplicação. O COP do TEC# 1 é o mais baixo, enquanto o seu Qmax é o maior.
Resumindo:
1. O TEC com maior potência não é necessariamente o mais adequado; depende da aplicação específica.
2. Para uma aplicação com requisitos específicos de carga e diferença de temperatura, é definitivamente possível obter uma solução ótima calculando o COP.
3. Conforme mostrado na figura a seguir, cada TEC possui uma faixa de carga ideal (o valor COP mais alto) quando Dt é determinado.
