Порівняльний аналіз засобів управління тепловим режимом охолоджуючого термоелементу при мінімізації комплексу основних параметрів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.240259Ключові слова:
термоелектричний охолоджувач, комплекс основних показників, геометрія термоелементів, динамічні характеристики, показники надійностіАнотація
Проведено порівняльний аналіз засобів управління тепловим режимом при мінімізації комплексу основних параметрів у різних сполученнях з показниками надійності і динаміки функціонування однокаскадного термоелектричного охолоджувача. Визначено зв'язок оптимального робочого струму, який відповідає мінімуму комплексу від відносного перепаду температури і тепло відвідну спроможності радіатору. Представлено результати розрахунків основних параметрів, показників надійності, часу виходу на стаціонарний режим роботи для різних теплових режимів роботи при фіксованому перепаді температур, тепловому навантаженні для різній геометрії гілок термоелементів. Виконано порівняльний аналіз основних параметрів, показників надійності і динаміки функціонування однокаскадного охолоджувача в різних характерних струмових режимах роботи. Мінімізація комплексу основних параметрів у взаємозв’язку з показниками надійності і динамікою функціонування охолоджуючого термоелементу забезпечує: зниження холодильного коефіцієнту до 40% порівняльно з режимом максимальної холодопродуктивності, а також оптимальну тепло відвідну спроможність радіатору, кількість витраченої енергії, час виходу на стаціонарний режим, відносну інтенсивність відмов. Проведено аналіз впливу перепаду температур при заданому тепловому навантаженні на відносний робочий струм, час виходу охолоджувача на стаціонарний тепловий режим, тепло відвідну спроможність радіатору, відносну інтенсивність відмов. Розроблений метод оптимального управління тепловим режимом однокаскадного термоелектричного охолоджувача на основі мінімізації комплексу основних параметрів дає спроможність пошуку і вибору компромісних рішень з урахуванням вагомості кожного з обмежувальних факторів
Посилання
- 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
- Wang, L. Q., Zhou, L., Fan, H. T. (2013). Design of Cooling System for Infrared CCD Camera Used to Monitor Burden Surface of Blast Furnace Based on Thermoelectric Coolers. Applied Mechanics and Materials, 419, 778–783. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.419.778
- Venkatesan, K., Venkataramanan, M. (2020). Experimental and Simulation Studies on Thermoelectric Cooler: A Performance Study Approach. International Journal of Thermophysics, 41 (4). doi: https://doi.org/10.1007/s10765-020-2613-2
- Li, H., Ding, X., Meng, F., Jing, D., Xiong, M. (2019). Optimal design and thermal modelling for liquid-cooled heat sink based on multi-objective topology optimization: An experimental and numerical study. International Journal of Heat and Mass Transfer, 144, 118638. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118638
- Yu, J., Zhu, Q., Kong, L., Wang, H., Zhu, H. (2020). Modeling of an Integrated Thermoelectric Generation–Cooling System for Thermoelectric Cooler Waste Heat Recovery. Energies, 13 (18), 4691. doi: https://doi.org/10.3390/en13184691
- Dong, X., Liu, X. (2019). Multi-objective optimal design of microchannel cooling heat sink using topology optimization method. Numerical Heat Transfer, Part A: Applications, 77 (1), 90–104. doi: https://doi.org/10.1080/10407782.2019.1682872
- Irshad, K., Almalawi, A., Khan, A. I., Alam, M. M., Zahir, M. H., Ali, A. (2020). An IoT-Based Thermoelectric Air Management Framework for Smart Building Applications: A Case Study for Tropical Climate. Sustainability, 12 (4), 1564. doi: https://doi.org/10.3390/su12041564
- Zaykov, V. P., Kinshova, L. A., Moiseev, V. F. (2009). Prognozirovanie pokazateley nadezhnosti termoelektricheskih ohlazhdayuschih ustroystv. Kn. 1. Odnokaskadnye ustroystva. Odessa: Politekhperiodika, 120.
- Zaykov, V. P., Mescheryakov, V. I., Zhuravlev, Yu. I. (2019). Prognozirovanie pokazateley nadezhnosti termoelektricheskih ohlazhdayuschih ustroystv. Kn. 4. Dinamika funktsionirovaniya odnokaskadnyh TEU. Odessa: Politekhperiodika, 290.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 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.
