Простейшая модель
Термоэлемент содержит две ветви п- и p-типа проводимости поперечными сечениями s1, s2 и длиной l (рис.3.1). Материал ветвей однороден и изотропен, температурной зависимостью свойств материала прене- брегается. Спаи, по которым к термоэлементу подводится электрический ток, обычно называемые горячими, термо- статированы при температуре Т0. Боковые поверхности ветвей термоэлемента адиабатически изолированы. Если направление тока через термоэлемент таково, что на термостатированных спаях тепло Пельтье выделяется, а на противоположных - поглощается, то в термоэлементе происходит охлаждение.
Расчет простейшей модели производится для одномерного распределения температуры, стационарных условий, при учете эффекта Пельтье на спаях и выделении тепла Джоуля в объеме (эффектом Томсона пренебрегается). Для таких условий можно принять, что половина тепла Джоуля из ветвей термоэлемента переносится холодным спаям, а половина - горячим. Таким образом, тепло, поглощаемое холодным спаем,
Из (3.17) следует, что кроме термоэлектрической добротности Z0 холодильный коэффициент зависит от средней температуры и разности температур T0 - T1. При (T0 - T1), стремящемся к (T0 - T1)max холодильный коэффициент стремится к нулю. Это естественно, поскольку (T0 - T1)max достигается при Q0 = 0. При (T0 - T1), стремящемся к нулю, smax непрерывно возрастает. На рис.3.4 приведены значения холодильного коэффициента для различных значений термоэлектрической добротности и перепадов температуры [38].