一种热电冷却器性能的评估方法

本发明涉及温控系统热传递分析，特别是涉及一种热电冷却器性能的评估方法。

背景技术：

1、热电冷却器是一种固态热泵，具有体积小、重量轻、无工作液体何无可移动部件等优点，因此在温度控制领域得到广泛应用。热电冷却器包含若干个热电元件，每个热电元件由一对p型和n型半导体组成。当电流由p型半导体流向n型半导体时，两者的连接处放热；反之，连接处则会吸热，这种现象即为帕尔贴效应。此外，热电冷却器的工作性能还取决于傅里叶效应、汤姆逊效应和焦耳热效应。上述四种效应中，汤姆逊效应带来的影响在大多数情况下可以忽略。

2、传统的热电冷却器制冷/制热温度限制和制冷/制热效率的评估通常以工作电流作为主要变量，未考虑系统的实际散热能力，不能够准确地评估热电冷却器性能。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中评估热电冷却器性能的方法，未考虑系统的实际散热能力，不能够准确地评估热电冷却器性能的技术问题，本发明的一个目的在于提供一种热电冷却器性能的评估方法，所述评估方法包括：

2、在热电冷却器的第一端布置第一热沉，在热电冷却器的第二端布置第二热沉；

3、在热电冷却器制冷或者制热时，计算热电冷却器的第一端的温度和热电冷却器的第二端的温度；

4、利用热电冷却器的第一端的温度和热电冷却器的第二端的温度，计算热电冷却器制冷或者制热时的工作效率；

5、由热电冷却器制冷或者制热时的工作效率评估热电冷却器性能。

6、优选地，在热电冷却器制冷时，热电冷却器的第一端的温度通过如下方法计算：

7、

8、其中，tt1为热电冷却器的第一端的温度，αt为热电冷却器的贝塞克系数，i为流经热电冷却器的电流，rt为热电冷却器的内阻，θt1_t2为热电冷却器热阻，ta为环境温度，θh1_a为第一热沉的热阻，θh2_a为第二热沉的热阻；

9、热电冷却器的第二端的温度通过如下方法计算：

10、

11、其中，tt2为热电冷却器的第二端的温度，αt为热电冷却器的贝塞克系数，i为流经热电冷却器的电流，rt为热电冷却器的内阻，θt1_t2为热电冷却器热阻，ta为环境温度，θh1_a为第一热沉的热阻，θh2_a为第二热沉的热阻；

12、其中，

13、其中，θt1_t2为热电冷却器热阻，θh1_a为第一热沉的热阻，θh2_a为第二热沉的热阻。

14、优选地，在热电冷却器制热时，热电冷却器的第一端的温度通过如下方法计算：

15、

16、其中，tt1为热电冷却器的第一端的温度，αt为热电冷却器的贝塞克系数，i为流经热电冷却器的电流，rt为热电冷却器的内阻，θt1_t2为热电冷却器热阻，ta为环境温度，θh1_a为第一热沉的热阻，θh2_a为第二热沉的热阻；

17、热电冷却器的第二端的温度通过如下方法计算：

18、

19、其中，tt2为热电冷却器的第二端的温度，αt为热电冷却器的贝塞克系数，i为流经热电冷却器的电流，rt为热电冷却器的内阻，θt1_t2为热电冷却器热阻，ta为环境温度，θh1_a为第一热沉的热阻，θh2_a为第二热沉的热阻；

20、其中，

21、其中，θt1_t2为热电冷却器热阻，θh1_a为第一热沉的热阻，θh2_a为第二热沉的热阻。

22、优选地，所述第一热沉的热阻和所述第二热沉的热阻由对流热阻决定

23、其中，所述第一热沉的热阻θh1_a通过如下方法计算：

24、

25、其中，θh1_a为第一热沉的热阻，ah1c、ah1r、hh1、εh1分别为第一热沉的热对流面积、热辐射面积、表面传热系数和表面发射率，σ为斯忒藩-玻耳兹曼常数；

26、所述第二热沉的热阻θh2_a通过如下方法计算：

27、

28、其中，θh2_a为第二热沉的热阻，ah2c、ah2r、hh2、εh2分别为第二热沉的热对流面积、热辐射面积、表面传热系数和表面发射率，σ为斯忒藩-玻耳兹曼常数。

29、优选地，热电冷却器制冷或者制热时的工作效率通过如下方法计算：

30、

31、其中，copt1为热电冷却器制冷或者制热时的工作效率，αt为热电冷却器的贝塞克系数，i为流经热电冷却器的电流，tt1为热电冷却器的第一端的温度，tt2为热电冷却器的第二端的温度，θt1_t2为热电冷却器热阻，rt为热电冷却器的内阻。

32、本发明提供的一种热电冷却器性能的评估方法，在热电冷却器的第一端布置第一热沉，在热电冷却器的第二端布置第二热沉，以工作电流、热沉热阻以及环境温度等多变量，对热电冷却器性能全面评估，极大地提高了评估的准确性。

33、本发明提供的一种热电冷却器性能的评估方法，能够实现对热电冷却器性能的全面评估，极大地提高了评估的准确性。

技术特征：

1.一种热电冷却器性能的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：

2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，在热电冷却器制冷时，热电冷却器的第一端的温度通过如下方法计算：

3.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，在热电冷却器制热时，热电冷却器的第一端的温度通过如下方法计算：

4.根据权利要求2或3所述的评估方法，其特征在于，所述第一热沉的热阻和所述第二热沉的热阻由对流热阻决定

5.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，热电冷却器制冷或者制热时的工作效率通过如下方法计算：

技术总结
本发明提供了一种热电冷却器性能的评估方法，包括：在热电冷却器的第一端布置第一热沉，在热电冷却器的第二端布置第二热沉；在热电冷却器制冷或者制热时，计算热电冷却器的第一端的温度和热电冷却器的第二端的温度；利用热电冷却器的第一端的温度和热电冷却器的第二端的温度，计算热电冷却器制冷或者制热时的工作效率；由热电冷却器制冷或者制热时的工作效率评估热电冷却器性能。本发明在热电冷却器的第一端布置第一热沉，在热电冷却器的第二端布置第二热沉，以工作电流、热沉热阻以及环境温度等多变量，对热电冷却器性能全面评估，极大地提高了评估的准确性。

技术研发人员：祝连庆,王乐,董明利,张旭,夏嘉斌,庄炜
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24