熱電制冷的理論基礎(chǔ)是固體的熱電效應(yīng)，在無(wú)外磁場(chǎng)存在時(shí)，它包括五個(gè)效應(yīng)：傅立葉(Fourier)效應(yīng)、焦耳(Joule)效應(yīng)、塞貝克(Seebeck)效應(yīng)、帕爾帖(Peltire)效應(yīng)和湯姆遜(Thomson)效應(yīng)。
熱電制冷的機(jī)理完全不同于蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷。它是以溫差電現(xiàn)象為基礎(chǔ)的制冷方法。
一、熱電制冷的特點(diǎn)
(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
整個(gè)制冷器由熱電堆和導(dǎo)線連接而成，沒(méi)有任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，因而無(wú)噪聲、無(wú)摩擦、可靠性高、壽命長(zhǎng)，而且維修方便。
(2)體積小
特別在小體積、小負(fù)荷的用冷場(chǎng)合，使用熱電制冷有其獨(dú)到的好處。
(3)啟動(dòng)快、控制靈活
只要接通電源，即可迅速制冷。冷卻速度和制冷溫度都可以通過(guò)調(diào)節(jié)工作電流簡(jiǎn)單而方便池實(shí)現(xiàn)。
(4)操作具有可逆性
既可以用來(lái)制冷，又可以改變電流方向用于制熱，因而可以用來(lái)制做高于室溫到低于室溫范圍內(nèi)的和恒溫器。
(5)主要缺點(diǎn)是效率低，耗電多
由于缺少更好的半導(dǎo)體材料.限制了它的發(fā)展。另外，半導(dǎo)體電堆的元件價(jià)格很高。綜合效率和價(jià)格比的因素：在大容量情況下，勢(shì)電制冷的效率不及蒸氣壓縮式制冷、價(jià)格昂貴。但是蒸氣壓縮式制冷機(jī)的效率隨容量的減小而下降，而熱電制冷的效率與容量大小無(wú)關(guān)：且壓縮機(jī)也不可能做得過(guò)于小.而熱電制冷小到可以僅由一對(duì)基本電偶組成。產(chǎn)冷量在20w以下，溫差不超過(guò);50度時(shí)、熱電制冷的效車高于壓縮式制冷。
二、熱電制冷的應(yīng)用
需要微型制冷的場(chǎng)合，熱電制冷會(huì)發(fā)揮很好的作用。它在國(guó)防、科研、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域廣泛地用作電子器件、儀表的冷卻器，或用在低溫測(cè)儀、器械中，或制作小型恒溫器等。
1.熱電制冷在電子元件上的應(yīng)用
使用條件嚴(yán)格、對(duì)溫度反應(yīng)敏感的電子元器件，必須保證它們?cè)诘蜏鼗蚝愣ǖ臏囟葪l件下工作，才能發(fā)揮其性能。例如：紅外探測(cè)器需要在低溫下才能有高靈敏度和探測(cè)率。硫化鉛、硒化鉛紅外控測(cè)器在-10℃時(shí)的響應(yīng)比20℃時(shí)的響應(yīng)要高出幾倍;在-78℃時(shí)，其探測(cè)率可以提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。為此用途的熱電制冷器，一種是由4級(jí)電堆組成，在真空中輸入功率10w，達(dá)到-95℃的低溫，而制冷器本身僅有750g重，連散熱器、電風(fēng)扇加在一起的體積也只有。另一種是二級(jí)電堆組成，耗電6w，冷卻硫化鉛紅外探測(cè)器，使其訊噪比提高許多倍。
許多電子元件要求在恒溫條件下工作，例如電阻、電容、電感、晶體管、石英晶體管等。用熱電制冷方法制做恒溫器，為它們提供恒溫器的溫度控制簡(jiǎn)單、精確。用熱敏電阻作感溫件，它們的溫控精度可達(dá)±0.05℃。
在標(biāo)準(zhǔn)電器(電池、電容)標(biāo)定測(cè)量中，需要超級(jí)恒溫槽。采用熱電制冷制作，其恒溫控制精度可達(dá)0.005℃。
2.熱電制冷在畜牧業(yè)和醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用
在畜牧業(yè)中熱電制冷主要用于儲(chǔ)存良種畜的精液。動(dòng)物的精子在室溫下很快會(huì)死亡;在0℃時(shí)可存活幾天;在-78℃時(shí)則可存活幾年。因而用熱電制冷的冷藏瓶在低溫下保存和輸送動(dòng)物精液十分方便。
熱電制冷在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用更為廣泛。例如：在外科小手術(shù)中，用熱電制冷器對(duì)淺表的腔壁很薄的小膿腫施行冷凍麻醉，然后可以簡(jiǎn)單、安全地施行切開(kāi)排膿手術(shù)。又如冷凍止血、冷凍切除白內(nèi)障等。組織切片中用熱電制冷器，設(shè)備簡(jiǎn)單、小巧、降溫快，大大縮短制片時(shí)間，并能提高制片質(zhì)量。熱電制冷器還是低溫手術(shù)的冷卻設(shè)備。用熱電制冷器做成降溫帽用于為患者頭部降溫。藥用熱電冷藏箱，容積在10~20L時(shí)，經(jīng)濟(jì)性比機(jī)械式制冷好，用于保存血槳、疫苗、血清、藥品等。生物試驗(yàn)用的小型恒溫槽也是采用熱電制冷方式。
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