» 固态材料中的热传导方程是在19世纪早期由J.B. Fourier提出的。热传导与给定块体材料的几何尺寸、热导率和材料上存在的温差有关。虽然热导率随着温度变化会产生变化,但是实际的变化量很小,在我们的计算中可以将热导率视为恒定。

» 未进行绝缘处理的金属表面上产生的热损失能够显著的增加一个热体系内的热载荷。Isaac Newton提出了一个关系式用来描述直接暴露在空气中的冷却表面的热损失情况。为了说明裸露表面和周围空气间的热耦合度,必须要在这个公式中引入了一个物理量,叫做热输运系数h。

» 大部分热电制冷器件主要应用在温度相对较低的区间和很小的面积上,所以辐射热损失一般可以忽略不计。可能唯一需要考虑到辐射热损失的情况是应用在接近其低温极限时的深度制冷的多级制冷器。在这种情况下,一般可以考虑在其中一个低级制冷器上添加一个小型辐射屏蔽。通过安装这个围绕着上级制冷器和被冷却物体的辐射屏蔽,可以从根本上降低体系的热辐射损失。

» 为了获得最佳的性能并减小水分凝结,需要对所有的被冷却物体进行适当的绝缘。绝缘材料种类和厚度要取决于应用条件,并且可能在所有的情况下并不能获得最优化的绝缘材料配置。尽管如此,我们还是需要尽最大的努力阻止周围环境中的空气直接吹到被冷却物体和热电冷却器件上。

热电材料行业术语

Bi-Sb化合物 » 在相对低温下表现出最好热电性能特性的热电半导体材料。

Bi-Te化合物 » 在室温附近表现出最好热电性能特性的热电半导体材料。Bi-Te合金常应用于热电制冷。

闭路系统温控仪 » 拥有温度传感器(热电偶,热敏电阻,RTD等)的温度控制装置,可以传输或反馈温度数据给控制系统。通过反馈的数据,控制系统自动调节输出功率来维持目标温度不变。

串联制冷器 » 制冷器与制冷器之间通过平行串联方式连在一起的组合结构。这种组合结构能获得更高的功率。

单级制冷器 » 最基础的热电制冷器,通过单层温差电偶在电学上串联热学上并联组合而成。在无负载情况下,单级制冷器能产生的最大温差为70°C左右。

导热硅脂 » 通过填充由于表面粗糙度而形成的微孔,从而提高两个接触面之间的热交换的一种脂状材料。绝大多数的导热硅脂,如晶体管散热硅脂或热结合散热硅脂都是在硅脂中添加氧化锌。同样有不含硅脂的导热油脂,相对导热硅脂,它们性能更优越,但价格也更高。

碲化铅 » 在250°-450°C温度范围内热电性能最好的热电半导体材料。常应用于热电发电领域。

电源 » 任何可以为器件提供电流的直流电源。

多级制冷器 » 一个制冷器机械叠加在另一个制冷器上所组成的热学上串联的热电制冷器结构。这种组合结构能获得比单级制冷器更低的温度。

基板 » 安装热电制冷器所用的导热绝缘片。每一个制冷器都有两块独立的基板,并且每块基板都通过表面金属化来导电。热电单元夹在两个基板之间形成一个完整的热电制冷器。热电制冷器绝大多数基板材料都是三氧化铝陶瓷,只有特殊应用场合下部分基板采用的是BeO陶瓷或其他材料。

流体冷却 » 用水或其他液体带走余热的一种散热方式。和其他冷却方式相比,相同体积下流体冷却具有最好的冷却性能。

N型材料 » 掺杂后电子成为多数载流子的半导体材料。

P型材料 » 掺杂后空穴成为多数载流子的半导体材料。

珀尔帖效应 » 当电流通过两种不同材料时,在接头部位产生制冷效应的现象。当电流方向改变时,接头处则产生放热效应。

强制对流散热器 » 由散热片和风扇或风箱组成,风扇或风箱强制使散热片上方的空气流动。强制对流散热器的冷却效果比自然对流散热器要好的多。

热泵 » 热电制冷装置的一个常用术语。也被认为是热电器的同义词,少数情况下还用来称呼热电加热器。

热传导 » 材料中存在温差时就会有热量流动。热传导即指热量通过接触从高温区域流到低温区域的一种传热方式。

热电器 » 热电制冷器应用在热量计中时常被称为热电器。也有人在任何情况下都将其作为热电制冷器的同义词,但不常用。

热电发电机 » 通过塞贝克效应直接将能量转化为电能的装置。Bi-Te基材料制造的热电发电机效率较低(不超过2~3个百分点),但在某些特殊情况下仍然是有效的电源。

热电制冷器冷端 » 热电制冷器与制冷目标接触的那一面。当制冷器正负引线与电源正负极对应相连接时,热电制冷器冷端开始吸热。而在典型的发电应用中,引线是连接制冷器热端的。

热电制冷器热端 » 热电制冷器和散热器相接触的那一面。当热电制冷器正负引线与直流电源正负极相接时,制冷器热端开始释放热量。一般而言,制冷器引线与热端陶瓷基板接在一起。

热电优值系数 » 热电材料或装置的一个性能指标。材料热电优值越高,其热电性能就越好。

热对流 » 当空气(或其他气体)在材料表面上方流动时热量发生交换的一种传热方式。实际上,对流是涉及到传导、混合、储能的一个综合热量传输过程。

热辐射 » 当两物体存在温差时,热能以电磁波的方式进行热交换的一种方式。在热电制冷应用中,热辐射损失非常小,仅在多级制冷器中并处于最大温差的工作条件下才需要考虑。

热负载 » 热电装置中通过冷端面所必须吸收的热量。热负载这个术语具有一定的模糊性,因此实际应用中常用比较明确的术语比如主动热负载、被动热负载以及总的热负载。

热量计 » 一种用来测量吸热量或放热量的科学仪器。当应用了热电制冷器后,其灵敏度会比传统热电器高的多。

热损耗 » 通过器件或外部介质所吸收或流失的热量。方式包括热交换、对流和辐射。

Si-Ge合金 » 在500-1000°C温度范围内拥有最优热电性能的高温热电半导体材料。主要应用于利用放射性元素或核源料作为热源的热电发电领域。

塞贝克效应 » 在两种材料组成的封闭循环中,当接头部位存在温差时,回路里有电流产生的现象。用来测温的普通热电偶证实了这一效应。

散热器 » 与温度较高的物体接触从而可以使其热交换过程加快的装置。常用于热交换的中间过程,热量通过散热器然后传导到外部介质。常见散热器包括自然对流散热器、强制对流散热器和流体制冷散热器。

汤姆逊效应 » 单一均匀导体沿电流方向存在温差时,则这段导体上将发生吸热(或放热)的现象。

温差电偶臂 » 关于热电对中的块状热电半导体材料或单元的术语。

温差电偶对 » 一个在电学上串联热学上并联的N型和P型热电电偶对。是热电制冷器制造中所用到的热电半导体组成的独立的最小单元。由于单个温差电偶对的输出电压很低,因此应用中常把多个温差电偶对连在一起形成热电制冷器。

相变 » 物质物态之间的转变。比如从液态到固态,液态到气态等。

效率 » 对热电制冷器来说,数学表述上效率是制冷器吸收的热量除以电流输入功率;而对热电发电机而言,效率是制冷器电流输出功率除以输入热量。用百分制表示时乘以100。其定义性能系数中有详述。

粘性 » 与流体分子间相互作用相关的一个流体参数。决定了当流体流动或受剪切力作用时产生的阻力。

自然冷却散热器 » 通过周围环境中的空气作为介质进行热交换的散热器。外面没有风扇、风箱或其他强迫空气流动的设备。

热电制冷器 » 由热学上并联电学上串联的多个温差电偶对组成的热电单元或装置。

BTU » 在标准温度为15℃下每一磅水温度升高一摄氏度所需要的热量。

风量(立方英尺每分钟) » CFM气体尤其是空气的流量单位,采用英式度量系统。在热电应用系统里,该值代表的是穿过强制对流散热器的空气流量。ft3/min。

比热 » 给定物质温度升高一度所需要的热量与相同质量的水温度升高一度所需要的热量的比值。水的比热为1。

比重 » 4°C下单位体积的任何材料的重量与相同体积的水的重量之比。

传热系数 » K指在稳定传热条件下,围护结构两侧空气温差为1度(K,℃),1小时内通过1平方米面积传递的热量。

导热系数 » 指在稳定传热条件下,1m厚的材料,两侧表面的温差为1度(K,℃),在1小时内,通过1平方米面积所传递的热量。导热系数与材料尺寸、横截面积、长度等都无关系。w/℃或BTU/(hf)。

电阻率 » r电阻率是材料的一种固有性能,与尺寸无关。电阻则是与横截面积(A)和长度(L)有关的参数。Ω·m。

动态粘度 » v表征液态流动时,液体分子间的相互摩擦作用,即粘性的大小。m2/s

高度公差 » 热电制冷器与标准尺寸之间的最大偏离程度。绝大多数一冷科技有限公司热电制冷器都处于+/-0.03mm(+/-0.001")和+/-0.3mm(+/-0.01")两个公差范围内。安装在给定的安装面上的热电制冷器数量超过一个时,所有热电制冷器的公差都不能超过0.06mm(0.002")。mm。

环境温度 » T热电制冷系统周边环境温度或空气温度,有时也称为室温。

级间温度 » T在多级或串联制冷器中某特定级制冷器的温度。

焦耳热 » Q当电流通过时,导体或材料由于有内部电阻而释放出来的热量。

开尔文温标 » K绝对温度基准于绝对零度,绝对零度是任何材料的所有分子动能均为零时的温度。当计算与温度相关的半导体材料性能参数时,温度必须换算成开尔文温度。在摄氏温标下,0°C等于273.15K。而在量上,1K等于1°C。注意,当涉及到开尔文温标时,基本不用摄氏度符号。

密度 » r单位体积内的物质重量。lb/ft3或g/cm3。

能量 » 在热电范畴,能量就是表征热能或电能的一个物理量。

汽化热 » Q常被称为汽化潜热,即在某一特定温度下一定质量的物质从液态转变为气态所需要的热量。比如水由液态变为蒸汽,所需要的汽化热为971BTU/lb或540cal/g。BTU/lb或cal/g。

潜热 » Q物质状态的改变所吸收或放出的热量。如水由固态转变为液态或气态所吸收的热量。BTU/lb或cal/g。

热导 » K单位面积单位高度的材料在温度升高一摄氏度时所传输的热量。wm-1K-1。

热辐射系数 » 相同温度下目标物体所发射的热量与黑体所发射的热量之比值。该值取决于材料特性以及表面光洁度。

热膨胀系数 » 材料尺寸随温度的变化而变化的一个表征参数。m3/K。

热阻 » 每单位热量的输入导致温度的变化值,是散热器性能的一个表征参数。最好的散热器有最低的热阻。K/w。

制冷量 » Q给定工作条件下热电装置所能吸收的热量。一般采用术语最大制冷量。这两个术语有一定区别,最大制冷量是在最大输入电流以及无温差的条件下所能吸收的最大热量。

性能系数 » COP热电制冷器、热电装置或热电系统的效率表征参数。在数学表征上,COP是通过热电装置的总热量除以电流输入功率。COP有时侯也写为COPR(制冷器制冷系数)或COPH(加热器加热系数)。

质量流率 » 单位时间通过单位面积的流体质量。Kg/cm2s。

截径比 » 热电单元部件长度(高度)与其热量传输面积的比值。该值反比于热电单元的最佳使用电流。m-1。

最大温差 » DTmax当施加到冷端的热量为零时热电制冷器热端与冷端之间所能获得的最大温差。最大温差是热电制冷器或装置一个很重要的规格参数。

最大制冷量 » Qmax额定电流下,热电制冷器冷热端温差为零时热电制冷器冷端所能吸收的最大热量。最大制冷量也是热电制冷器或装置的一个很重要的规格参数。

最大电流 » Imax热电制冷器冷端产生最大吸热能力时的特定电流值。在该电流下,热电制冷器能产生最大的制冷量。而产生最大温差所对应的电流一般比这个值低。

温差 » DT热电制冷器冷端和热端之间的温差。也可以表示为DT。

小提示

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参考文献:https://www.jierimeishi.com/cn/tecooler/thermoelectric.html

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