펠티에 모듈이라고도 하는 화력 냉각기 장치는 중요한 구성요소에서 열을 멀리 이동하여 냉각시키는 고체형 반도체 기반 전자 "열 펌프"입니다. 이러한 장치는 크기 및 용량이 다양하며, 전자제품, 의료(조직의 냉각을 유지하는 전송 장치) 및 식품과 음료 처리(냉각기)를 포함한 다양한 적용 분야에 사용됩니다.
펠티에 효과는 TEC 장치 이면에서 구동되는 현상입니다. 이 효과는 두 가지 다른 재료에 적용된 DC 전류의 결과로 온도 차이가 발생하는 경우 나타납니다.
TEC 장치는 일반적으로 일련의 화력 커플 사이에 낀 두 개의 세라믹판으로 구성되어 있습니다. 이 커플은 비스무스 텔루라이드로 도핑된 N형 및 P형 반도체 재료로 구성되어 있습니다. N형 재료에는 전자 장치가 과도하게 포함되어 있고, P형 재료는 전자가 부족합니다. TEC 장치의 커플은 전기적으로 직렬로 연결되어 있고, 열적으로 병렬로 연결되어 있습니다.
TEC 장치는 주로 냉방에 사용되지만, 난방에 사용될 수도 있습니다. 어느 경우든, 정확한 온도 제어가 필요한 응용프로그램에 적합합니다. TEC를 작동하는 데 DC 전원 공급이 필요하며, 양극성은 열 이동 방향(콜드에서 핫으로 또는 핫에서 콜드로)을 결정합니다.
TEC 장치의 단순한 구조도가 다음과 같이 표시됩니다.
이 다이어그램에서 TEC 장치는 냉각 장치로 사용됩니다.
TEC 장치를 정의하기 위한 일반적인 입력값은 다음과 같습니다.
- I = 전류
- V = 전압
- Tc = 저온부 온도
- Th = 고온부 온도
- DT = 증분 T = Th - Tc
- Pin = 장치에 전원 공급 = I*V
- Qc = 모듈에 의해 펌핑된 열(저온부로 끌어 온 열)
- Qh = 장치에서 거부된 열 = Pin + Qc
- COP = 성능 계수 = Qc / Pin
- a = 제벡 계수
- r = 전기 저항률
- k = 열전도율
- h = TEC 장치 높이
- A = 장치 고온 또는 저온 표면 영역
- G = 형상 계수(커플 높이 대 핀 단면 영역의 비율)
- N = 커플 수(제조업체에서 제공)
TEC 장치는 증가한 열 용량에 대한 일단 또는 다단 구성에 사용할 수 있습니다.
모델링 지침
- TEC 장치는 압축 열 모형 재료에 접촉할 수 없습니다.
- TEC 장치는 직육면체 모양의 객체에만 적용할 수 있습니다.
- TEC 장치의 고온부 및 저온부와 접촉하는 부품을 메쉬해야 합니다. 이러한 부품을 억제하면 오류가 표시되고 해석이 실행되지 않습니다.
결과 추출 및 시각화
조립품 내에서 TEC 장치의 실제 성능은 온도를 플로팅하여 가장 잘 시각화됩니다.
위의 경우 열이 칩에서 열 싱크로 이동되고, TEC 장치의 감지 표면이 25C로 유지됩니다. TEC 장치 위에 마우스를 놓으면 아래와 같이 데이터 집합을 표시하는 팝업 창이 나타납니다.
이 데이터는 주 메뉴의 Review_Component 구성요소 열 요약에서 액세스할 수 있는 구성요소 열 요약 파일에도 저장됩니다.
출력 수량은 다음과 같습니다.
- 커플 수
- 제어 모드
- 상태(작동 한계를 초과하지 않은 경우 정상입니다. 그렇지 않으면 이 상태는 장치 한계를 초과했는지 여부를 나타냅니다. 이는 장치가 시스템 내에서 원하는 목표 온도를 충족할 수 없음을 나타냅니다.)
- 저온부 온도
- 저온부 열 전달
- 고온부 온도
- 고온부 열 전달
- 전력 소비량
- 작동 전류
- 성능 계수(Qc/Pin)
- 메리트 수치