Аналіз динамічних і надійнісних показників термоелектричного охолоджувача при мінімізації комплексу з трьох основних параметров

Анотація

Включення термоелектричного охолоджувача в ланцюг управління тепловим режимом теплонавантаженого елементу, який працює в імпульсному режимі, посилює вимоги до динамічних характеристик і показників надійності. К числу основних параметрів термоелектричних пристроїв, що забезпечують заданий тепловий режим функціонування, належать: кількість термоелементів, величина робочого струму і тепловідвідна здатність радіатора. При оптимальному проектуванні термоелектричного охолоджувача належить прагнути до зменшення кількості термоелементів, величини робочого струму і тепловідвідної поверхні радіатора. При заданій геометрії гілок термоелементів зменшення кількості гілок термоелементів призводить до зменшення заданої холодопродуктивності або теплового навантаження. Це можливо компенсувати збільшенням робочого струму, і, навпаки, зменшення величини робочого струму призводить до необхідності збільшення кількості термоелементів, що впливає на показники надійності. Розглянута можливість управління тепловим режимом одно каскадних термоелектричних охолоджуючих пристроїв при мінімізації даного комплексу. Змінювалась кількість термоелементів, величина робочого струму від10К до 60К при тепловому навантаженні 0,5 Вт для різної геометрії гілок термоелементів. Одержано співвідношення для визначення оптимального відносно робочого струму, відповідного мінімуму комплексу кількості термоелементів, величини робочого струму і тепло відвідної поверхні радіатора. Аналіз моделі виявив, що при зростанні відносного робочого струму для різної геометрії гілок термоелементів зменшується необхідна кількість термоелементів, час виходу на стаціонарний режим, підвищується величина інтенсивності відмов, зменшується вірогідність безвідмовної роботи. Функціональна залежність холодильного коефіцієнту має максимум, тепловідвідна здатність радіатора має мінімум, і не залежать від геометрії термоелементів і кількості використаної енергії. Показано, що використання струмового режиму роботи при мінімальному значенні комплексу забезпечує оптимальне управління тепловим режимом термоелектричного охолоджувача при мінімальної кількості використаної енергії.