制冷系统多级热电堆的连接

在多级热电堆中,电路可以布置成级间串联、并联或串并联,以满足电路设计上的要求。图8-19为多级热电堆中几种常用的电路布置,其中(a)为最常见的二级堆襄联电路,(b、c)为二级堆并联电路,(d、e)为串并联混合电路.在这些电路中电偶臂的截面积往往是不相等的，它由级与级之间的制冷量分配所决定。图中(e)是一种较为合理的特殊结构,它的一级的两个和臂作为二级的连接片,可以减少级间的热阻,提高制冷效果,而它一级的连接片可做成点状或针状冷端,作为外科医疗器械或电子仪器的微型制冷器。

应该指出,热电堆中级的划分是根据它的热系统,而不是指它的电路布置的区别。图8-20是一个二级热电堆的热系统负和结构图。从热系统图中可以看到,第二级冷端从外界吸收热量Q0起制冷作用;第二级的热端放出的热量为Q',这个热量被第一级的冷端全部吸收;第一级热端放出的热基为Q,需要由散热器传给传热介质带走。由于电路中焦耳热的产生,使Q＞Q’＞Q0,因此多级热电堆中前一级的产冷量应大于后一级,从第一级至最后一级成宝塔形分布，这样,各级制冷电偶数的分布也成宝塔形,最后一级甚少,而第一级却是相当大的数目,这是多级热电制冷器的结构特点。