Model matematyczny zjawisk zachodzących w ogniwie Peltiera

• Autorzy: Pniewski P. , Kowalik R. , Sadowski E.

Warianty tytułu

EN

Mathematical model of phenomena occurring in Peltier module

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono model matematyczny zjawisk fizycznych opisujących działanie elementu termoelektrycznego jakim jest ogniwo Peltiera. W uproszczeniu omawiany element funkcjonuje jako mała „pompa powietrza” zimnego lub ciepłego. Proces wymiany temperatury między poszczególnymi elementami ogniwa realizowany jest w sposób ciągły tzn. powierzchnia jednego półprzewodnika umieszczonego w module jest chłodzona, druga zaś ogrzewana. Cykl ten realizowany jest jednocześnie na obu elementach półprzewodnikowych. Biorąc pod uwagę, że materiał z którego wykonano element półprzewodnikowy zależny jest od temperatury środowiska w jakim pracuje, stąd w procesie modelowania fizycznego zwrócono szczególną uwagę na poszczególne etapy zmiany temperatury ze stanu zimnego w gorący. Podstawowe zjawiska fizyczne zachodzące w module Peltiera są ściśle powiązane z temperaturą, tak więc parametry użytkowe elementu zależne są od warunków pracy. Proces ten odwzorowano w modelowaniu komputerowym w specjalnie stworzonym do tego celu oprogramowaniu inżynieryjnym, w którym to zweryfikowano zależności matematyczne określające wydajność ogniwa Peltiera. Wyniki zaprezentowane w niniejszym artykule zostały wyznaczone dla pracy ogniwa w temperaturze powietrza mieszczącego się w przedziale (-20°C – +35°C).

EN

The article discusses the mathematical model of physical phenomena describing the operation of the thermoelectric element which is Peltier module. Simply discussed element functions as a small cold or warm "air pump". The process of the temperature exchange between different parts of the cell is executed continuously and it means that the surface of a semiconductor placed in the module is cooled and the other side is heated. This cycle is carried out simultaneously on both side of the semiconductor. The material from which the semiconductor element depends on the temperature of the environment where is place, there was highlighted various stages of temperature changes from cold to hot during the physical modeling. Bearing in mind that the basic physical phenomena occurring in the Peltier module are closely connected to the temperature, the operating parameters element depends on operating conditions. This process is mapped in computer modeling in a specially designed for this purpose engineering software where it was verified mathematical relations which determines the performance of Peltier modules. The presented results in this article are set for the module's operation temperature of air located in the range of between -20°C and + 35°C.

Słowa kluczowe

PL

ogniwo Peltiera; półprzewodniki; model matematyczny

EN

Peltier module; semiconductor; mathematical model

• Wydawca: Instytut Naukowo-Wydawniczy "SPATIUM". sp. z o.o.
• Czasopismo: Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 18, nr 12
• Strony: 1237--1240, CD
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Pniewski P.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu. Wydział Transportu i Elektrotechniki

autor

Kowalik R.

• Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych, Wydział Lotnictwa, Katedra Awioniki i Systemów Sterowania

autor

Sadowski E.

• Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny w Radomiu. Wydział Transportu i Elektrotechniki

Bibliografia

• 1. D. M. Rowe, “CRC Book on Thermoelectrics,” CRC Press, 1995.
• 2. Belov I. M., Volkov M.P., Manyakin S.M., “Optimization of Peltier Thermocouple Using Distributed Peltier Effect” 18th international Conference on Thermoelectrics (1999).
• 3. Semeniouk, V.A. et al, "Single-Stage Thermoelectric Coolers with Temperature Difference of 80 K", Proc. 14th Int. Conf: On Ther-moelectrics, St. Petersburg, June.
• 4. Buist, R.J., "The Extrinsic Thomson Effect", Proc. 14th Int. Conf: On Thermoelectrics, St. Petersburg, June 1995.
• 5. Goldsmid J., „Introduction to Thermoelectricity”, Springer, 2009.
• 6. Lee S., “Thermal Design: Heat Sinks, Thermoelectrics, Heat Pipes, Compact Heat Exchangers, and Solar Cells”, Wiley, 2010.
• 7. Nolas, Sharp & Goldsmid, „Thermoelectrics: Basic Principles and New Materials Developments”, Springer, 2001.
• 8. Rowe D. M. “Thermoelectrics Handbook: Macro to Nano”, CRC Press, 2005.
• 9. Steinberg D., „Cooling Techniques For Electronic Equipment”, Wiley, 1991.
• 10. F. Stabler, “Automotive Applications of High Efficiency Thermoelectrics,” presented at DARPA/ONR Program Review and DOE High Efficiency Thermoelectric Workshop (San Diego, CA, March 24–27, 2002).
• 11. G. Bennet, in Encyclopedia of Physical Science and Technology, Third Ed., Vol. 15 (2002).