熱電致冷器三維暫態模擬分析-論文分析 報告同學 曾博群.

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1 熱電致冷器三維暫態模擬分析-論文分析 報告同學 曾博群

2 來源 論文來源：國立成功大學碩士論文 論文名稱：熱電致冷器三維暫態模擬分析 指導教授：洪振益 研究學生：林昆標
發表日期：中華民國九十三年六月十八日

3 基本介紹 熱電晶片或稱Peltier冷卻器，是一種固態熱泵（Solid State Heat Pump)，他是利用Peltier效應來移走熱能。當直流電輸入熱電晶片時，熱會被致冷晶片由一端傳到另一端，形成一邊熱一邊冷的現象。由於熱電晶片藉由輸入端的電量決定冷端的熱吸收量，能精準的控制溫熱源溫度,又不受外界熱源影響。

4 致冷晶片之優缺點 優點： 1.體積小且無噪音 2.容易維修 3.不使用冷媒 4.不受重力影響 5.適合局部冷卻 6.主動冷卻而使溫度低於室溫
7.有加熱或是冷卻的雙向作用 缺點： 1.造價高 2.能源轉換效率低，一般約在5％～7％之間（一般冷凍壓縮機效率約在95％以上）

5 致冷晶片之用途 商用：飲料酒類冷卻及飲水機冷卻。 產業：熱交換器、除濕機、小型空調機。 科學 : 冰點補償器、露點溼度器。
醫學：血液分析儀、DNA研究、細胞培育器及 雷射冷卻。

6 熱電效應

7 Seeback effect: 當導體兩端產生一溫度梯度時，會在兩端形成不同的費米能階，熱端會有比較多的載子躍牽至導帶，載子會趨向由熱端流向冷端，即在內部產生一熱電動勢（thermoelectric power)，稱為席貝克效應。（Seeback effect）

8 Peltier effect 當電流通過不同熱偶界面時，因為電荷載子（electrical charge carrier)流過界面時，電荷載子的熵（entropy)改變所造成的結果。

9 Thomson effect 當電流通過有溫度梯度的半導體時，則在導體周圍環境之間進行能量交換，這種由導體本身已存在的溫度差異，所造成當電子通過導體的吸放熱效應稱為湯木生效應。（ Thomson effect）

10 致冷晶片運作示意圖 電子（放熱） 電洞（吸熱）

11 COP (Coefficient Of Performance)

12 COP曲線圖

13 焦耳熱對溫度曲線的影響

14 焦耳熱對不同位置的升溫速率

15 邊界之熱傳導

16 結論 1.致冷器致冷並非與電流成正比關係，電流過大，冷端面溫度反而升高，而無致冷效果。 2.增加鰭片和加裝風扇皆可使其效率提昇。
3.致冷器需與適合之散熱片配合，太小效果不彰，太大不符合經濟成本。 4.利用數值模擬，可減少其實驗之次數，降低其經濟成本。