Термоелектричний холодильник - це пристрій, який може бути використаний для охолодження і підтримувати низьку температуру всередині його порожнини. Він відрізняється від традиційних компресорних холодильників тим, що не містить двигунів, компресорів та холодоагентів. Замість цього, термоелектричний холодильник використовує явище, зване "термоелектричний ефект", який заснований на властивостях деяких матеріалів.
Основний принцип роботи термоелектричного холодильника полягає в перетворенні електричної енергії в теплову енергію через застосування ефекту Пельтьє. У центрі холодильника знаходиться напівпровідниковий модуль, що складається з двох різних напівпровідникових пластин – n-типу і p-типу. Коли електричний струм проходить через модуль, відбувається перенесення тепла з однієї сторони модуля в іншу.
Коли електричний струм проходить через напівпровідниковий модуль, його електрони рухаються від пластини n-типу до пластини p-типу. Переміщення електронів супроводжується тепловим перенесенням, що призводить до охолодження пластини n-типу. У той же час, пластина P-типу нагрівається. В результаті цього процесу створюється різниця температур між пластинами N-типу і p-типу, що призводить до охолодження всередині холодильника.
Принцип роботи термоелектричного холодильника
Тем складається з напівпровідникових матеріалів, які мають різні термоелектричні властивості. Один кінець тем зазвичай нагрівається, а інший - охолоджується. При подачі електричного струму через тем, відбувається ефект Пельтьє - по одному кінця відбувається поглинання тепла, а по іншому - виділення тепла.
Для створення холоду, термоелектричний холодильник використовує кілька тем, з'єднаних послідовно. При подачі електричного струму через ці тем, всередині холодильника одна сторона поглинає тепло з навколишнього середовища і остигає, а інша сторона відводить виділене тепло назовні. В результаті утворюється холодний відсік, який може використовуватися для охолодження продуктів і напоїв.
| Переваги термоелектричного холодильника | Недоліки термоелектричного холодильника |
| 1. Відсутність двигуна і компресора, що робить його більш надійним і тихим в роботі. | 1. Обмежена потужність охолодження в порівнянні з компресорними холодильниками. |
| 2. Низьке енергоспоживання, що робить його більш економічним. | 2. Відносно великий розмір і вага, що створює незручність при транспортуванні. |
| 3. Мала ймовірність витоку холодоагенту і пошкодження холодильної системи. | 3. Обмежена температурна область роботи. |
Таким чином, термоелектричний холодильник є простим і ефективним способом охолодження малих обсягів. Він широко використовується в автомобілях, кемпінгових наметах та інших місцях, де потрібен невеликий і тихий охолоджувач.
Термоелектричний ефект і перетворення тепла в холод
Термоелектричний холодильник заснований на термоелектричному ефекті, який дозволяє перетворювати тепло в холод без використання рухомих частин або холодоагентів.
Принцип дії термоелектричного холодильника заснований на явищі, яке називається термоелектричним ефектом. Цей ефект був відкритий у 1821 році французьким фізиком Томасом Джоффроєм Пельтьє та німецьким фізиком Шарлем Альбертом Пельтьє. Термоелектричний ефект проявляється в матеріалах, які є так званими термоелектричними напівпровідниками, і дозволяє перетворювати тепло в електрику і навпаки.
У термоелектричному холодильнику термоелектричні напівпровідники (зазвичай бісмут-теллурит) використовуються як матеріали, які мають властивість нагріватися або охолоджуватися при проходженні електричного струму. Коли електричний струм подається по термоелектричній парі, один кінець нагрівається, а інший залишається холодним. Цей ефект називається ефектом Пельтьє. При подачі зворотної напруги ефект Пельтьє інвертується, тобто холодний кінець стає гарячим, а гарячий кінець стає холодним.
Термоелектричний холодильник складається з декількох пар термоелектричних напівпровідників, які з'єднані послідовно. Коли електричний струм проходить через ці пари, тепло відводиться від одного кінця до іншого, що створює ефект охолодження. У термоелектричному холодильнику немає традиційного компресора або холодоагенту, тому він безшумний і має довгий термін служби.
Термоелектричний ефект і перетворення тепла в холод дозволяють створювати невеликі і компактні холодильники, які виконують свою функцію в широкому діапазоні температур. Вони широко використовуються в автомобілях, кемпінгових холодильниках, медичному обладнанні та інших приладах, де потрібне охолодження без використання складних систем.