Theoretical Analysis of the Cooling Performance of a Thermoelectric Element with Temperature-Dependent Material Properties
Theoretical Analysis of the Cooling Performance of a Thermoelectric Element with Temperature-Dependent Material Properties
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材料特性随温度变化的热电元件冷却性能的理论分析
DOI：
10.1007/s11664-019-07217-3
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发表时间：
2019-07
影响因子：
2.1
通讯作者：
Xin Libiao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ju Chengjian;Wang Xueqiang;Dui Guansuo;Uhl Christopher George;Xin Libiao
由于静态冷却和环保特性等优点，热电（TE）冷却可能在不久的将来在电子行业中发挥重要作用。然而，与温度相关的材料特性使得冷却性能的理论分析具有挑战性。在这项工作中，提出了一个理论模型来预测热电冷却器的性能，考虑与温度相关的导热系数、塞贝克系数和电阻率。给出了TE元件的控制热方程，其中热导率和塞贝克系数是温度T的非线性函数，而电阻率采用平均温度下达到的值。该模型预测的TE冷却元件的性能，如温度场、冷却功率和性能系数（COP）等与数值和有限元结果吻合良好，证明了理论模型的有效性。结果表明，与温度相关的热导率和塞贝克系数对 TE 冷却元件的热流和 COP 有最显着的影响。
Thermoelectric (TE) cooling may play a significant role in the electronic industry in the near future due to advantages such as static cooling and environmentally friendly properties. However, temperature-dependent material properties make theoretical analysis of the cooling performance challenging. In this work, a theoretical model is proposed to predict the performance of a thermoelectric cooler considering the temperature-dependent thermal conductivity, Seebeck coefficient, and electric resistivity. The governing thermal equation of the TE element is given, in which the thermal conductivity and Seebeck coefficient are nonlinear functions of temperatureT, while the electric resistivity adopts the value reached at mean temperature. The performance of the TE cooling element, such as temperature field, cooling power, and coefficient of performance (COP), etc., predicted by the proposed model agree well with the numerical and finite element result, which prove the validity of our theoretical model. The results suggest that the temperature-dependent thermal conductivity and Seebeck coefficient have the most notable influence on the heat flow and COP of the TE cooling element.
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DOI：
10.1201/9781420038903.sec1
发表时间：
2005-12
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
D. Rowe
通讯作者：
D. Rowe
影响因子：
11.2
作者：
María Ibáñez-Puy;Javier Bermejo-Busto;C. Martín-Gómez;M. Vidaurre-Arbizu;J. A. Sacristán-Fernández
通讯作者：
María Ibáñez-Puy;Javier Bermejo-Busto;C. Martín-Gómez;M. Vidaurre-Arbizu;J. A. Sacristán-Fernández
影响因子：
2.1
作者：
A. English;P. A. Turner
通讯作者：
A. English;P. A. Turner
影响因子：
9
作者：
Chengjian Ju;Guansuo Dui;H. H. Zheng-H.;Libiao Xin
通讯作者：
Chengjian Ju;Guansuo Dui;H. H. Zheng-H.;Libiao Xin
影响因子：
2.1
作者：
Roi Vizel;Tal Bargig;O. Beeri;Y. Gelbstein
通讯作者：
Roi Vizel;Tal Bargig;O. Beeri;Y. Gelbstein