Розробка моделі управління тепловим режимом термоелекричних охолоджуючих пристроїв при мінімізації комплексу з трьох основних параметрів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214154Ключові слова:
термоелектричний охолоджувач, термоелементи, робочий струм, інтенсивність відмов, час виходу на режимАнотація
Системи забезпечення теплових режимів є необхідною складовою теплонавантаженої радіоелектронної апаратури, без якої неможливо її функціонування. Неоднорідне розподілення тепловиділення таких компонентів як напівпровідникові лазери, приймачі інтенсивного інфрачервоного випромінювання робить переважними для них термоелектричні охолоджувачі. Сумісне використання охолоджувача і теплонавантаженого елемента суттєво ускладнює вимоги до показників надійності і динамічним характеристикам охолоджувача. Причиною є вплив температурних градієнтів спаїв різнорідних матеріалів термоелементів і електроду підкладки. Основними параметрами термоелектричного охолоджувача є кількість термоелементів і величина робочого струму. При орієнтації проектування термоелектричних систем забезпечення теплових режимів на показники надійності запропоновано оптимізація задачі на комплекс: кількість термоелементів, робочий струм і відносна інтенсивність відмов. При фіксованій геометрії гілок зменшення кількості термоелементів приводить до зниження теплового навантаження, що можна компенсувати ростом робочого струму термоелектричного охолоджувача. Одержано співвідношення для відносного робочого струму, відповідного мінімальній величині комплексу. Використання комплексу дозволяє вибрати необхідний робочий струм, для якого є екстремум, що оптимізує процес управління охолоджувачем. Виграш холодильного коефіцієнту порівняно з режимом максимальної холодопродуктивності складає 15 %. Це свідчить о перевазі комплексного показника, що дозволяє розробляти системи забезпечення теплових режимів для практичних застосувань, зокрема, бортових систем, де енергоспоживання критично. Оригінальність одержаних результатів складається у застосування комплексного критерію основних експлуатаційних показників, який має мінімумПосилання
- Zaykov, V. P., Kinshova, L. A., Moiseev, V. F. (2009). Prognozirovanie pokazateley nadezhnosti termoelektricheskih ohlazhdayushchih ustroystv. Kniga 1. Odnokaskadnye ustroystva. Odessa: Politehperiodika, 120.
- 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
- Song, H., Song, K., Gao, C. (2019). Temperature and thermal stress around an elliptic functional defect in a thermoelectric material. Mechanics of Materials, 130, 58–64. doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2019.01.008
- 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.
