Дослідження впливу параметрів термоелектричних матеріалів на динаміку однокаскадних охолоджуючих пристроїв
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.195730Ключові слова:
охолоджувач, термоелектричний матеріал, сполучення параметрів, електропровідність, динамічні характеристики, показники надійностіАнотація
Розглянуто зв'язок варіантів сполучень параметрів первинних термоелектричних матеріалів однакової ефективності на динаміку функціонування однокаскадного термоелектричного охолоджувача. Варіанти відрізняються коефіцієнтами термоЕДС, електропровідності і теплопровідності. Дослідження проведені в робочому діапазоні перепадів температур, номінальному тепловому навантаженні при заданій геометрії гілок термоелементів.
Аналіз проведено для характерних струмових режимів функціонування: максимальної холодопродуктивності Q0max, максимальної холодопродуктивності при заданому струмі (Q0/I)max, максимального холодильного коефіцієнта (Q0/I2)max, мінімальної інтенсивності відмов λmin.
Виявлено взаємозв’язок динаміки охолоджувача з основними параметрами і показниками надійності для різних струмових режимів роботи. Показана можливість зменшення часу виходу на стаціонарний режим роботи для варіанту з підвищеною електропровідністю матеріалу на 9–10 % у порівнянні з базовим варіантом, що засновано на усереднених електрофізичних параметрах. Максимальний час виходу на стаціонарний режим досягається в режимі максимальної холодопродуктивності.
Економічна доцільність використання первинних матеріалів з підвищеною електропровідністю полягає не тільки у покращенні характеристик динаміки і надійності. При проектуванні термоелектричних охолоджувачів також досягається зниження вартості охолоджувача за рахунок використання матеріалів, які відносилися до некондиційних.
При раціональному проектуванні термоелектричних охолоджувачів для систем забезпечення теплових режимів електронної апаратури враховується комплект заборонних вимог. До них відносяться енергоспоживання, маса і габаритні розміри, швидкодія, показники надійності та інше, які є суперечливими по суті. Запропонований вибір компромісних варіантів струмових режимів роботи для різних умов експлуатації дозволяє вести оптимізоване проектування теплонавантаженої апаратуриПосилання
- Shalumova, N. A., Shalumov, A. S., Martynov, O. Yu., Bagayeva, T. A. (2011). Analysis and provision of thermal characteristics of radioelectronic facilities using the subsystem ASONIKA-T. Advances in modern radio electronics, 1, 42–49.
- Sootsman, J. R., Chung, D. Y., Kanatzidis, M. G. (2009). New and Old Concepts in Thermoelectric Materials. Angewandte Chemie International Edition, 48 (46), 8616–8639. doi: https://doi.org/10.1002/anie.200900598
- Choi, H.-S., Seo, W.-S., Choi, D.-K. (2011). Prediction of reliability on thermoelectric module through accelerated life test and Physics-of-failure. Electronic Materials Letters, 7 (3), 271–275. doi: https://doi.org/10.1007/s13391-011-0917-x
- Eslami, M., Tajeddini, F., Etaati, N. (2018). Thermal analysis and optimization of a system for water harvesting from humid air using thermoelectric coolers. Energy Conversion and Management, 174, 417–429. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.08.045
- Bakhtiaryfard, L., Chen, Y. S. (2014). Design and Analysis of a Thermoelectric Module to Improve the Operational Life. Advances in Mechanical Engineering, 7 (1), 152419. doi: https://doi.org/10.1155/2014/152419
- Erturun, U., Mossi, K. (2012). A Feasibility Investigation on Improving Structural Integrity of Thermoelectric Modules With Varying Geometry. Volume 2: Mechanics and Behavior of Active Materials; Integrated System Design and Implementation; Bio-Inspired Materials and Systems; Energy Harvesting. doi: https://doi.org/10.1115/smasis2012-8247
- Manikandan, S., Kaushik, S. C., Yang, R. (2017). Modified pulse operation of thermoelectric coolers for building cooling applications. Energy Conversion and Management, 140, 145–156. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.03.003
- Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Y. (2017). Analysis of the possibility to control the inertia of the thermoelectric cooler. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (90)), 17–24. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116005
- Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Y., Mescheryakov, D. (2018). Analysis of dynamics and prediction of reliability indicators of a cooling thermoelement with the predefined geometry of branches. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (8 (95)), 41–51. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123890
- Zaikov, V., Meshcheryakov, V., Zhuravlov, Y. (2015). Selection of parameters combination of thermoelectric materials for development of high-reliability coolers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (8 (75)), 4–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.42474
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Vladimir Zaykov, Vladimir Mescheryakov, Yurii Zhuravlov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
