ما هو رواتب المهندسين في فرنسا ؟

  التبريد الكهروحراري

ماذا تعرف عن التبريد الكهروحراري؟

في عام 1834م  تم اكتشاف ما عرف بتأثير بِلتيير للازدواج المعدني (Peltier effect) والذي أصبح فيما بعد أساساً لمفهوم التبريد الكهروحراري، ويمكن توضيح فكرة الازدواج المعدني من خلال شرح فكرة الازدواج الحراري (Thermocouple):

يعتمد الازدواج الحراري على حدوث فرق جهد كهربائي بين معدنين مختلفين عند تماسهما، فإذا تم وصل معدنين بحيث يكوّنان دارة مغلقة وكانت إحدى نقاط الاتصال ذات درجة حرارة أعلى من درجة حرارة نقطة الاتصال الأخرى؛ فإن تياراً كهربائياً سوف يسري في الدارة بسبب فرق الجهد المتولد، ويطلق على هذه الظاهرة تأثير سيبيك.

عندما نعكس العملية السابقة فإننا سنحصل على تأثير بلتيير؛ أي أننا إذا قمنا بتعريض وصلة معدنية مغلقة لفرق جهد كهربائي خارجي، فإن إحدى الوصلتين سترتفع درجة حرارتها بينما ستنخفض درجة حرارة الوصلة الأخرى، أي أن الطاقة الكهربائية المعطاة للمنظومة أدت إلى حدوث فرق في درجات الحرارة بين الوصلتين، وهو عكس تأثير الازدواج الحراري الذي هو توليد طاقة كهربائية بسبب وجود فرق في درجات الحرارة بين الوصلتين.

يستفاد من تاثير بلتيير المذكور في بناء منظومة التبريد الكهروحراري، حيث توضع الوصلة الباردة في الحيز المراد تبريده وتوضع الوصلة الأخرى الساخنة خارجه، وبالتالي تنتقل الحرارة من الحيز المراد تبريده إلى الوصلة الباردة ثم إلى الوصلة الساخنة ومن ثم تطرح إلى الوسط الخارجي، فتقوم المنظومة بهذا الشكل بضخ الحرارة عبر الإلكترونات بدلاً من مركب التبريد (وسيط التشغيل) في منظومة التبريد الانضغاطي.

ويمكن زيادة كمية الحرارة المطروحة إلى الوسط الخارجي (زيادة فعالية التبريد) من خلال تزويد الوصلتين بزعانف خاصة لتكبير مساحة السطح الناقل للحرارة، كما يمكن وصل عدة وصلات على التوالي في دارة واحدة.

ومع التطور التقني تم استعمال أنصاف النواقل (SemiConducters) مثل السيليكون و الجرمانيوم بدلاً من المعادن حيث أنها ذات فعالية أكبر، فإذا جعلنا تياراً كهربائياً يسري من نصف الناقل ذو النوع N إلى نصف الناقل من النوع P فإن الوصلة بينهما تبرد بينما تسخن الوصلة على الناحية الأخرى، وفي حال عكسنا التيار بحيث يسري من نصف الناقل ذو النوع P إلى نصف الناقل ذو النوع N فإن الوصلة التي كانت باردة في الحالة الأولى ستسخن بينما ستبرد الوصلة الأخرى التي كانت ساخنة، لكن وصلة واحدة لا تعطي تأثيراً تبريدياً ذا أثر واضح، لذلك نستخدم -كما ذكرنا- عدة وصلات على التوالي لإحداث أثر تبريدي فعال.

من مزايا هذه الطريقة في التبريد أنها لا تحوي أجزاء متحركة وبالتالي فإننا نتخلص من عبئ الصيانة والتزييت وتبديل القطع المهترئة وغير ذلك من تبعات استخدام أجزاء متحركة، كما أنها لا تصدر ضوضاء ولا ملوثات غازية فهي صديقة للبيئة، ويمكن استخدامها للتبريد الموضعي في التجهيزات الصغيرة التي لا تحتاج سوى معدلات تبريد صغيرة.

أما عن مساوئها؛ فإن كفاءتها منخفضة، حيث أنها تستهلك طاقة كهربائية كبيرة من أجل التبريد، ولم يتم حتى الآن استخدامها بشكل اقتصادي في تكييف الهواء في المباني.

استخدمت هذه الطريقة في التبريد في بعض التطبيقات الطبية والعسكرية وفي مجال الاتصالات، وما يزال التطور مستمراً.

المصادر:

- موقع إي عربي - e3arabi

-