半導體製冷片的防結露封裝

2021-02-24 理想熱

      隨著電子行業的發展,電子元器件的散熱要求越來越來高,個別的散熱要求採用傳統的風冷或者水冷已經不能滿足要求。

      利用半導體製冷片的Peltier效應,當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時,在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量,可以實現製冷的目的。它是一種產生負熱阻的製冷技術,其特點是無運動部件,可靠性也比較高。①

       

       本文分享一下本人在應用半導體製冷片的過程中出現的結露問題,以及避免結露採用的封裝方式。

       半導體製冷片的製冷效果很明顯,通電後,製冷面的溫度迅速就降了下來;當接觸製冷面的鋁塊溫度降低到比環境溫度低10℃時,可以明顯地看到鋁塊裸露部分已經開始出現結露現象,5分鐘過後,鋁塊裸露部分已積累了很多水珠。

在這裡先解釋一下結露的形成原因?

      結露形成的兩個基本條件,一是溫差,如果溼空氣所接觸到的介質表面不存在溫差,空氣的飽和度就不會改變,也就不會出現結露;二是溼空氣,如果空氣比較乾燥也就是相對溼度低,就算存在溫差,其冷卻後仍沒有達到露點,就不會出現結露。所以結露也可被理解為是溫度較高的溼空氣接觸到溫度較低的介質時,被迅速冷卻到露點溫度以下,並在介質表面形成水珠的現象。②

      了解了結露的形成原因後,我們就可以從兩個方向來解決問題,一是降低周圍空氣的溼度,比如放置乾燥劑等等。二就是減少溫差,做隔熱處理。正好手上這個項目的周圍空氣就是所處的環境(==、),所以沒法採用第一種降低周圍空氣的溼度這個方法,只能是採用第二種方法,做隔熱處理。

       首先做了一個初步的方案,在裸露的鋁塊其中一邊貼了麥拉,另一邊裸露,通電測試發現,貼了麥拉處理的面不存在結露現象,鋁塊裸露面出現結露現象。

麥拉未撕前:

麥拉撕掉後:

實驗可知,貼麥拉防結露有效。

      進一步驗證,用感溫線測試了裸露鋁塊與麥拉的溫度,兩者的測試數據都是比環境溫度低10℃,似乎有點不合乎常理,不是應該麥拉的溫度比鋁塊的溫度高才對嗎?但是實際的測試數據擺在面前無法質疑。

      通過網上查閱資料發現,金屬表面比非金屬表面更容易結露,主要原因是金屬的導熱係數比非金屬的高。重新分析了結露的形成原因:結露也可被理解為是溫度較高的溼空氣接觸到溫度較低的介質時,被迅速冷卻到露點溫度以下,並在介質表面形成水珠的現象。注意:被迅速冷卻到露點溫度以下,通過這句話就可以理解了,同樣的溫差,因為鋁塊導熱係數高,使鋁塊表面的空氣溫度迅速地降低到了露點溫度以下,出現結露現象;麥拉雖然與環境溫度有10℃之差,但是導熱係數低,無法使麥拉表面空氣的溫度降低到露點溫度,所以無法產生結露現象。

     綜上,本人設計了半導體製冷片的封裝,分享給大家一起探討。

①百度百科:半導體製冷片;

②百度文庫《金屬屋面防結露問題簡析》;

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