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饮水机制冷原理图解(冷饮水机的工作原理介绍)

2023-12-09 科学常识 46 作者:由美
随着人们生活质量的不断提高,家用饮水机已经从传统的加热模式发展到现在的制冷模式。在炎热的夏天,喝一杯清凉的纯净水也是一件非常愉快的事情。

制冷饮水机

那么问题来了,饮水机没有冰箱大,怎么冷却?它和半导体有什么关系?有没有用类似冰箱的压缩机制冷?带着这些问题,我们来详细分析一下。

半导体制冷史

早在1821年,德国一位科学家Thomasseeback就首先发现了半导体制冷,但他没有意识到背后的科学理论,他做出了错误的推论。

1841年,一位法国表演者发现了这背后的原因。但当时不叫半导体制冷器,因为直到1960年才有半导体制冷器。由于苏联科学院半导体研究所约飞院士,半导体制冷器在实践中得到了广泛的应用。

半导体制冷

他对塞贝克的影响(SEEBECKEFFECT)、珀尔帖效应(PELTIEREFFECT)、汤姆逊效应(THOMSONEFFECT)经过大量的研究,我们得到了一个更科学的理论。后续的科学家研究和发展了他的理论成果,使半导体制冷器得到了广泛的应用。

半导体制冷片原理(饮水机如何制冷)

目前,市场上几乎所有具有制冷功能的饮水机都使用半导体制冷器。根据作者的多次拆卸,发现使用的型号通常是TECI-12706、TECI-12710,TECI-12710(120W)的制冷功率是TECI-12706(50-60W)的两倍。

常用的半导体制冷片

半导体制冷器有由N型半导体材料和P型半导体材料组成的热电偶。当电流通过时,两端之间会有热量转移,环境中的热量会从一端传递到另一端。这使得半导体制冷片形成冷热端,一端热,一端冷。一般来说,它的冷热温差可以达到40~在65度之间。但是,半导体之间也有电阻,在电流过程中也会产生热量。

工作原理过程

这些由电阻产生的热量会干扰原始能量的转移,它们会通过周围的空气和制冷片本身反向传递热量。虽然它会反向传递热量,但最终会达到平衡状态。也就是说,正热传递和反热传递相互抵消,冷热端的温度将保持不变。虽然冷端仍然很冷,但它不能满足我们的制冷要求。

较大的铝散热器

此时,在制冷片的热端安装铝散热片和散热风扇或使用效果更好的水冷头,将打破原有的平衡。也就是说,冷端总是吸收热量,并将热量传递到热端。热端的热量通过铝散热器和风扇的作用导出冷端传递的热量。这个过程可以持续一段时间来达到制冷效果。

制冷饮水机内部结构

制冷饮水机内有两个储水箱,一个负责加热,另一个负责制冷。制冷器的热端涂上散热硅脂,然后与铝散热器配合,冷端直接贴在制冷器的储水箱表面。

制冷水箱外面有泡沫

当储水箱进入纯水时,温度传感器检测到温度不符合设定温度,并发出制冷信号,制冷片和冷却风扇同时启动。当温度降低到一定程度,达到预设温度时,温度传感器检测到实际温度,发出停止工作信号。

为什么制冷片不用于计算机CPU散热?

如果你想分析这个原因,你应该谈谈它的优缺点。总的来说,它的缺点大于电脑的优点。

半导体制冷的优点

1、不需要任何制冷剂,与冰箱压缩机不同,还需要R134a或R600a等制冷剂。

2、工作过程中无噪音、无污染(这是指制冷片无噪音,加上风扇,或有一定噪音)

通电过程

3、它可以反向使用,即温差发电。它通常用于中低温地区的发电或发电。

4、制冷时间快,热惯性很小。根据使用经验,最大温差可在1分钟左右达到。

5、从正温90℃到负温130℃,温差范围较大。

通过以上分析,我们可以看到半导体制冷片确实有很多优点,但它不适合作为计算机散热器,主要是由于以下原因。

不被用原因

1、体积大

虽然半导体制冷速度相对较快,但它需要大型铝散热器和大型DC12V风扇来满足散热和制冷的要求。对于TECI-12710型号的制冷片,其功率达到120W,仅仅依靠风扇散热,无法抑制其散热需求。这将导致制冷非常差,但也很容易导致制冷片因过热而燃烧。

散热器体积特别大

然后安装其他散热措施,占据了很大的机箱空间,机箱空间本身相对紧凑,成本也很高,最好直接使用水冷散热。

2、电源问题

现在台式机的电源大约是600W,而且更高。这些电源有时很难与计算机全负荷工作,如果添加一个半导体制冷片,它的功率就会增加很多。一方面,你需要购买更大的电源,另一方面,体积很大,增加了投资,占据了空间。

3、成本大

就像市面上比较好的TECI-12710制冷片一样,加上好的散热器、风扇、电源,成本已经超过200元甚至更高。选择的优点不是很明显,不如水冷。

半导体制冷片在其他方面的应用

车载小冰箱

现在车上很受欢迎。你可以在外面喝冷饮。这个小冰箱使用半导体制冷片、大型散热器和风扇。然而,由于其良好的密封性和保温性能,制冷效果仍然可以。

家用冰淇淋机

互联网上有一种非常流行的家用冰淇淋机,其内部也使用半导体制冷片。作者实际拆卸了这一点,一个制冷片,一个非常大的散热器,加上一个大风扇,它的电源功率高达120W。

它将制冷片贴在冰淇淋机的容器外壳上,能迅速将冷空气引入容器,热端的热量由风扇及时带走。

手机散热器

一些在线手机散热器需要提供电源散热器。内部一般由制冷片、散热片和风扇组成,但使用的制冷片功率较小,普通充电器输出可驱动。

手机散热器

其他主要用于石油产品低温试验仪、生化产品低温试验仪、冷力、冷合、白内障切除片、血液分析仪、导航系统、电子低温试验装置等。

结语

半导体应用于我们的各个方面,不仅包括制冷片,还包括日常使用手机的芯片和各种电子元件。正是因为人们对半导体制冷的研究,人们的生活质量才变得更好,有了更小的制冷机。

笔者认为,半导体制冷还有很长的路要走,即必须突破散热器体积、价格、制冷效率、降低材料导热性、维度、超晶格材料、有机热电材料等存在的问题。

然而,不得不说,半导体制冷是一种趋势,因为目前我们正在追求绿色、环保、无污染的生活,与传统的压缩机制冷相比,半导体制冷是无污染的。虽然目前不是很好,但随着未来科学技术的发展,各种技术、结构设计、热电材料、冷热端传导方法将取得突破,半导体制冷也将带来新的活力。

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