Тепловые сопротивления на холодной и горячей стороне оказывают существенное влияние на выходные характеристики термоэлектрических устройств. В работе представлена безразмерная математическая модель термоэлектрического охладителя, позволяющая рассчитывать параметры устройств, такие как оптимальное отношение тепловых сопротивлений на холодной и горячей стороне и оптимальный ток с учетом влияния тепловых сопротивлений. Рассмотрен режим максимального перепада температур Tmax. Показано, что

more »

... ые параметры охладителя для реализации режима Tmax и Qmax отличаются. Для режима Tmax определяющим является влияние теплового сопротивления на горячей стороне, величина оптимального тока в большинстве случаев составляет 0.4−0.7 от максимального для материала при ZT = 1. Показано, что при снижении теплопроводности термоэлектрического материала достигается дополнительное увеличение Tmax охладителя за счет снижения влияния теплового сопротивления на горячей стороне, помимо эффекта от увеличения ZT . Аналогичный положительный эффект увеличения Tmax охладителя имеет увеличение высоты ветвей, снижение высоты ветвей сказывается на Tmax отрицательно. Термоэлектрические (ТЭ) устройства являются перспективными преобразователями тепловой энергии в электрическую и наоборот, активно развивающимися в последние несколько десятков лет [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] . Существенное влияние на характеристики ТЭ охладителей оказывают тепловые сопротивления между холодным спаем материалов и охлаждаемым объектом (на холодной стороне) и между горячим спаем материалов и окружающей средой (на горячей стороне охладителя). Наличие тепловых сопротивлений приводит к возникновению дополнительного перепада температур на материале, увеличению падения напряжения и ухудшению холодопроизводительности охладителей [12] . Моделированию ТЭ устройств с учетом тепловых сопротивлений уделяется значительное внимание, существуют различные математические модели и численные методы, позволяющие рассчитать выходные характеристики устройств с их учетом [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] . В предыдущей работе авторами было проведено моделирование ТЭ охладителя с учетом тепловых сопротивлений в режиме максимальной холодопроизводительности Q max , определены оптимальные параметры для реализации режима Q max : величина тока относительно максимального и отношение тепловых сопротивлений на холодной и горячей стороне устройства [27] . В представляемой работе проведено моделирование режима максимального перепада температур T max . Здесь и далее рассматривается случай независимости свойств ТЭ материала от температуры (constant properties model, CPM). Аналогично работе [27] дополним классические уравнения теплового баланса на холодной и горячей стороне [28, 29] параметром, характеризующим присутствие тепловых сопротивлений на холодной и горячей стороне охладителя, -эффективным коэффициентом теплоотдачи на холодных и горячих спаях ТЭ материала A c , A h