Cos'è la cellula peltier e come funziona

La cella Peltier è ampiamente utilizzata in diversi settori dell'industria per i lavori di refrigerazione, in quanto è un sistema che presenta numerosi vantaggi rispetto ai più tradizionali sistemi di raffreddamento. In questo articolo spieghiamo cos'è una cella Peliter e come funziona.

Cos'è una cellula Peltier

Un dispositivo di raffreddamento termoelettrico, un riscaldatore o una pompa di calore Peltier è una pompa di calore attiva a stato solido che trasferisce il calore da un lato del dispositivo all'altro, utilizzando l'energia elettrica, a seconda della direzione della corrente. Tale strumento è anche chiamato cella Peltier, pompa di calore Peltier, dispositivo di raffreddamento a stato solido o dispositivo di raffreddamento termoelettrico (TEC). Una cella Peltier può essere utilizzata per il riscaldamento o il raffreddamento, sebbene in pratica l'applicazione principale sia il raffreddamento. Può anche essere usato come termoregolatore che riscalda o raffredda.

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Il raffreddamento termoelettrico utilizza l'effetto Peltier per creare un flusso di calore tra la giunzione di due diversi tipi di materiali. Questa tecnologia è molto meno applicata alla refrigerazione rispetto alla refrigerazione a compressione di vapore. I principali vantaggi di una cella Peltier rispetto a un frigorifero a compressione di vapore sono la mancanza di parti mobili o liquidi circolanti, una lunga durata, invulnerabilità alle perdite, dimensioni ridotte e forma flessibile. I suoi principali svantaggi sono i costi elevati e la scarsa efficienza energetica. Molti ricercatori e aziende stanno cercando di sviluppare frigoriferi Peltier economici ed efficienti.

Un dispositivo di raffreddamento Peltier può essere utilizzato anche come generatore termoelettrico. Quando si opera come dispositivo di raffreddamento, viene applicata una tensione attraverso il dispositivo e, di conseguenza, verrà generata una differenza di temperatura tra i due lati. Quando funziona come generatore, un lato del dispositivo viene riscaldato a una temperatura superiore rispetto all'altro e, di conseguenza, verrà generata una differenza di tensione tra i due lati (effetto Seebeck). Tuttavia, un dispositivo di raffreddamento Peltier ben progettato sarà un mediocre generatore termoelettrico e viceversa, a causa delle diverse esigenze di progettazione e imballaggio.

Come funziona la cella Peltier e quali vantaggi ha

I dispositivi di raffreddamento termoelettrici funzionano per effetto Peltier (che è anche noto per l'effetto termoelettrico più noto). Il dispositivo ha due lati e quando una corrente elettrica CC fluisce attraverso il dispositivo, trasporta calore da un lato all'altro, in modo che un lato si raffreddi mentre l'altro si riscalda. Il lato "caldo" è collegato a un dissipatore di calore in modo che rimanga a temperatura ambiente, mentre il lato freddo scende al di sotto della temperatura ambiente. In alcune applicazioni, è possibile collegare in cascata più dispositivi di raffreddamento per ridurre la temperatura.

Per la loro fabbricazione vengono utilizzati due semiconduttori unici, uno di tipo n e uno di p, poiché devono avere densità di elettroni diverse. I semiconduttori vengono posizionati termicamente in parallelo tra loro e elettricamente in serie, quindi fissati con una piastra conduttiva termica su ciascun lato. Quando una tensione viene applicata alle estremità libere dei due semiconduttori, c'è un flusso di corrente continua attraverso la giunzione dei semiconduttori che provoca una differenza di temperatura. Il lato con la piastra di raffreddamento assorbe il calore che viene quindi spostato sull'altro lato del dispositivo in cui si trova il dissipatore di calore. I raffreddatori termoelettrici sono solitamente collegati uno accanto all'altro tra due piastre ceramiche. La capacità di raffreddamento dell'unità totale è proporzionale al numero di TEC in essa contenuti. Un TEC a singolo stadio produrrà in genere una differenza di temperatura massima di 70 ° C tra i suoi lati caldo e freddo. Più calore si sposta con un TEC, meno efficiente diventa, poiché è necessario dissipare sia il calore che si muove sia il calore che genera dal proprio consumo di energia. La quantità di calore che può essere assorbita è proporzionale alla corrente e al tempo.

Alcuni vantaggi dell'utilizzo di un TEC sono:

• Nessuna parte mobile, quindi è necessaria una manutenzione meno frequente Nessun clorofluorocarburi (CFC) Il controllo della temperatura può essere mantenuto entro frazioni di grado Forma flessibile (fattore di forma); In particolare, possono essere di dimensioni molto ridotte. Possono essere utilizzati in ambienti più piccoli o più gravi rispetto alla refrigerazione convenzionale. Lunga durata, con tempo medio tra guasti (MTBF) superiore a 100.000 ore. Controllabile modificando la tensione di ingresso / corrente

Alcuni svantaggi dell'utilizzo di un TEC sono:

• Solo una quantità limitata di flusso di calore può essere dissipata. Restituito ad applicazioni a basso flusso di calore. Non altrettanto efficiente, in termini di coefficiente di prestazione, dei sistemi di compressione a vapore (vedi sotto)

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Questo termina il nostro articolo su cosa sia Peliter Cell e come funziona, ricorda che puoi condividerlo sui social network in modo che possa aiutare più utenti che ne hanno bisogno.