506-不同热流边界下热电模块瞬态传热特性分析.pdfVIP

不同热流边界下热电模块瞬态传热特性分 析 1 1 1 1 武汉大学 刘强 蔡阳 凌浩 丁闻韬 赵福云 摘要 本文根据热电效应建立了热电制冷模块的一维传热物理数学模型，基于能量平衡 原理，进行热电模块传热数值模拟，分析研究了不同热流边界下热电制冷元件（TEC ）的传 热特性，得到了元件的温度、功率和制冷量瞬态变化情况。数值模拟结果表明，不同热流边 界直接导致元件温度分布的差异，从而进一步影响瞬态功率、瞬态制冷量的变化，最终会影 响元件的工作性能。本文的研究对不同热流工况下热电制冷的设计，尤其是电子器件的热电 散热设计提供了参考依据。 关键词 热电制冷器 传热特性 热流边界 Analysis of heat transfer characteristics for thermoelectric modules based on various heat flux boundary 12 13 1 1 WuHan University LiuQiang CaiYang LingHao DingWen -Tao ZhaoFu-Yun1 Abstract The one-dimensional heat transfer mathematical model of the thermoelectric cooler (TEC) is established based on the thermoelectric effect in this paper. According to the energy balance principle, the thermoelectric module heat transfer numerical simulation is performed. The heat transfer characteristics such as the temperature distribution, power consumption, and cooling capacity of the thermoelectric cooler under various heat flux boundary are analyzed. Numerical simulation results show that different heat flux boundary directly lead to differences in temperature distribution, which further affect the power consumption as well as cooling capacity, and ultimately the performance of the component will be affected. Therefore the research has great value for the design of thermoelectric refrigeration, especially the design of heat dissipation for electronic devices. Keyword Thermoelectric cooler; heat transfer characteristic; heat flux boundary 0 引言 从热电效应被发现以来，关于热电效应的研究和应用探索一直处在活跃状态。而随着半 导体材料的高速发展，热电材料的性能在近年来有了大幅度提升，这也使得热电产品进入市 场成为可能。 热电元件在工作时涉及到比较复杂的传热过程、能量关系和热电转换过程，在不同边界 条件下，热电制冷模块往往呈现出不同的传热特性。尤其是随着芯片技术的发展，集成度和 运算速度的不断提高，电子设备不断小型化，芯片的能耗和发热量也越来越大，发热量功率 也表现出不一致性[1] 。热电制冷器作为一种固体换能器，在芯片等电子设备散热上具有不