§ 2. ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ

При рассмотрении условий, в которых термоэлемент обеспечивает максимальное понижение температуры, было сделано допущение, что тепловая нагрузка на холодный спай из окружающей среды отсутствует. Однако в реальных условиях между холодными спаями термобатареи и окружающей средой имеется теплообмен, величина которого определяется назначением и конструкцией термоохлаждающего прибора. В ряде случаев тепловая нагрузка на термобатарею создается тауже теми объектами, температуру которых требуется понизить. Иными словами, термоэлектрическая батарея должна отводить некоторое количество тепла которое поступает на ее холодные спаи.

Рис. 3. Зависимость максимальной разности температур обеспечиваемой термоэлементом, от величины

В этом случае весьма важным параметром, характеризующим эффективность работы термоохлаждающего прибора, является холодильный коэффициент который определяется отношением количества тепла, отводимого в единицу времени термобатареей, к затраченной на это электроэнергии

При наличии дополнительного теплового притока приходящего на холодные спаи, равновесие наступит при такой температуре при которой полное количество тепла, поступающего на

холодный спай, т. е. сумма теплоты Джоуля и потока тепла за счет теплопроводности по ветвям термоэлемента скомпенсирует поглощающуюся на нем теплоту Пельтье. Следовательно, условие равенства может быть записано в следующем виде:

откуда

Мощность, потребляемая термоэлементом слагается из двух частей: теплоты Джоуля и мощности, затрачиваемой на преодоление термоэлектродвижущей силы, возникающей в термоэлементе за счет эффекта Зеебека и направленной в сторону, обратную полярности питающего термоэлемент напряжения, и равной

т. е.

Подставляя значение в (13), имеем

Таким образом, холодильный коэффициент зависит от величины питающего термоэлемент тока.

Можно показать, что максимальное значение холодильный коэффициент приобретает при токе

и соответствующем падении напряжения, равном

При

Важно отметить, что холодильный коэффициент зависит от разности температур создаваемой термоэлектрической батареей, и величины характеризующей свойства используемых полупроводниковых веществ. При небольших разностях температур холодильный коэффициент имеет большую величину и при стремится к бесконечности, и наоборот, при значительных разностях температур холодильный коэффициент стремится к нулю.

В ряде случаев от термоэлектрических охлаждающих приборов требуется максимальная холодопроизводительность подчас даже в ущерб экономичности.

Максимальная холодопроизводительность термобатареи, согласно (3), достигается при токе

и напряжении

и, согласно (4), равна

В режиме максимальной холодопроизводительности разность температур, создаваемая термобатареей при наличии тепловой нагрузки, будет равна