Peltierelementer – køling og opvarmning

Indholdet af artiklen

• Sådan gør du dit eget vand køligere
• Sådan fremstilles et minikøleskab, køler eller klimaanlæg på termoelektriske moduler alene
• Hvor ellers bruges termoelektriske moduler?

Standard termoelektriske moduler har et omvendt driftsprincip. I denne artikel vil vi tale om brugen af ​​Peltier-Seebeck moduler i varmeveksleranordninger og give et eksempel på samling af en vandkøler og et grundlæggende kølesystem til luft med mulighed for genstart (opvarmning).

Princippet for drift af termoelektriske moduler (TEM’er), der bruges til afkøling, er baseret på Seebeck-effekten – den modsatte proces fra Peltier-effekten. Hovedelementet er den samme TEM, der er beskrevet i den første del. Når jævnstrøm påføres termoelementfeltet, observeres en temperaturforskel på keramikpladenes planer. Dette er en kendsgerning, der er baseret på en termodynamisk proces, som vi ikke vil beskrive (for ikke at blive trætte af videnskabelige beregninger), men vi vil vise, hvordan man anvender den i hverdagen..

Bemærk.For at opbygge enhederne, hvis instruktioner er givet nedenfor, skal du have grundlæggende praktiske færdigheder i samling af elektriske kredsløb. De givne knudepunkter er omtrentlige og kan erstattes af lignende (eller mere / mindre kraftfulde) efter masterens skøn.

Sådan gør du dit eget vand køligere

Den kræsne læser har allerede forstået, at “mirakelspanden” fra den første del kan bruges til at afkøle væsken, hvis du kører den “i modsat retning” ved at forbinde en jævn strøm.

TEM’er bruges i enhver vandkøler. En analog til denne fabriksenhed kan let bygges med dine egne hænder, mens den ikke fungerer dårligere. Vi beskriver selve driftsprincippet og monteringsplanen. Indstillingerne for layout og design kan vælges ud fra dine egne behov. Gør det f.eks. Bærbart eller stationært, integreret i køkkenmøbler eller et drikkevandssystem. Den sidstnævnte mulighed er optimal, da køling i systemet vil blive styret (ved strømforsyning).

Til dette har vi brug for:

1. Rektangulær fladforseglet rustfri ståltank med dimensioner 100x100x30 (kolbevarmeveksler) med gevindudløb på? inches på de korte sider. Dette er det eneste element, hvis fremstilling bestilles af en håndværker på fabrikken..
2. Drikkevandslinie med montering på? tommer (fra tank eller vandforsyning).
3. 10-12 volt strømforsyning med justerbar strømstyrke.
4. Termoelektriske moduler TEC1-12705 (40×40) – 2 stk..
5. Ledningstværsnit 0,2 mm.
6. Varmsmeltelim eller termisk pasta.
7. Nøgle til 2 kanaler (skifteknap, knap).
8. Kran, loddejern, lodning.

Ved hjælp af varm lim fastgør vi TEM på kolben. Vi forbinder ledningerne i de relevante grupper (plus og minus). Vi bestemmer et praktisk sted for nøglen under hensyntagen til muligheden for udskiftning under reparation og tilgængelighed under brug. Vi inkluderer det i diagrammet. Vi forbinder ledningerne til strømforsyningen. Vi udfører kredsløbstest.

Opmærksomhed! Når du tester, skal du begrænse dig til at observere selve kendsgerningen om korrekt drift, men prøv ikke at give den maksimale belastning tør – dette kan føre til fejl i TEM (kan ikke repareres).

Derefter forbinder vi indgangsbeslaget til varmevekslerkolben med vandforsyningskanalen og udløbet med slangen (fleksibel eller stiv) til hanen.

Vi fylder systemet med vand og indstiller den optimale strømstyrke til det krævede jettryk. Det optimale hoved er lidt stærkere end tyngdekraften. Dette vil være nok til indtagelse af koldt drikkevand. Resten af ​​nuancerne – fastgørelseselementer, ledningslængde, placering – er i hvert tilfælde rent individuelle.

Dette grundlæggende system kan udvikles og forbedres. For eksempel skal du installere en termostat i varmeveksleren og inkludere den i kredsløbet i stedet for en nøgle (vippekontakt) – det er velegnet, hvor der konstant er behov for vand med en bestemt temperatur. Varmevekslerkolben kan være lavet af sølv til yderligere vandionisering. Ved at inkludere en step-up converter af konstant spænding EK-1674 i systemet kan du reducere strømforbruget til et minimum.

Beregning af omkostningerne ved bygning af en køler:

Navn	Enhed omdr.	Antal	Enhedspris / gnid.	St, gnide.
Varmeveksler i rustfrit stål (med arbejde)	STK.	1	1000	1000
TEM TEC1-12705 (40×40), 53 watt	STK.	2	300	600
Strømforsyning	STK.	1	300	300
Nøgle	STK.	1	50	50
0,2 mm ledninger	m	fem	6	tredive
Varm lim (termisk pasta) Radial 2 ml	STK.	1	150	150
Rør, fittings, foringer	–	–	300	300
Total				2430

Dette system bruger ikke en finnet radiator, da målsættet – afkøling (men ikke frysning) af en lille mængde vand (300 ml) – opnås uden det..

Sådan fremstilles et minikøleskab, køler eller klimaanlæg på termoelektriske moduler alene

En vanskeligere opgave er luftkøling. Hvis det er tilfældet med vand, er kølerens effektivitet garanteret af forskellen i mediets massefylde (vand – luft), er situationen i tilfælde af et homogent medium (luft – luft) situationen mere kompliceret. Den største vanskelighed er fjernelse af temperatur fra den varme side af TEM-overfladen. Mere præcist – fjernelse af synkron temperatur fra begge overflader. Hvis du bare starter Peltier-Seebeck-elementet, blandes den opvarmede og afkølede luft, og temperaturen udjævnes.

I trange rum med lille volumen (op til 0,7 m)³) et kølesystem baseret på en TEM med en dobbeltsidet luftudgang er meget anvendelig. Dette giver dig mulighed for at bygge en ny køleboks eller give et nyt liv til et gammelt køleskab (fryser). For at gøre dette bliver du nødt til at komplicere systemet lidt ved at inkludere et par udstødningsventilatorer med gensidig kraft, et temperaturrelæ, en finnet radiator og bruge mere effektive termoelektriske moduler.

Vi har brug for (til et basiskølepunkt):

1. TEM TES1-12712 (40Х40), 106 watt – 1 stk.
2. Ventilator RQA 12025HSL 110VAC (eller mere kraftfuld) – 2 stk..
3. Køler HS 036-100 (100x85x25 mm).
4. Termostat TAM-133-1m (temperaturafbryder med sensor).
5. DC strømforsyning 12 volt, 6 amp (justerbar).
6. Duralumin ark.
7. Ledninger, termisk fedt, fastgørelseselementer

I den færdige kasse, i den øverste del af den kølezone, laver vi et rektangulært vindue med dimensioner på 100×100 mm. Vi skærer to duraluminplader ud med dimensioner 130×130 mm og 180×180 mm. Vi fastgør ventilatoren i midten af ​​den mindre plade på en sådan måde, at luftstrømmen forbliver 1 cm. Vi installerer temperaturkontakten inde i kassen. Vi monterer det mindste af pladerne fra indersiden af ​​kassen (med en ventilator inde i kassen) på skruer eller nitter gennem et tætningsmasse. Vi limer TEM’erne på den monterede plade og trækker ledningerne ud. Vi skærer ud og bøjer en stor plade, så den passer ind i monteringshullet, men på samme tid er der sider, der kan fastgøre den til boksevæggen udefra. Vi fastgør en radiator og en anden ventilator til den. Smør befriende med TEM termisk pasta og monter pladen på boksens væg gennem et fugemasse.

Opmærksomhed! Der skal være en maksimal kontakt mellem TEM-området og pladen!

Vi samler det elektriske kredsløb. Vi anbefaler at tænde ventilatorerne ved konstant maksimal effekt og strømmen til TEM gennem regulatoren. Dette giver effektiv temperaturfjernelse og luftblanding, når man arbejder i forskellige tilstande (ikke ved fuld kapacitet).

Fordelene ved dette design:

• lydløs drift i sammenligning med kompressorkøleskabe;
• mangel på mekanismer og bevægelige dele, friktionskræfter (intet at bryde);
• ingen varmeoverførselsvæsker (freon) anvendes;
• samlet strømforbrug på ca. 200 watt;
• du kan opgradere designet, variere ydeevnen;
• tilgængelighed og vedligeholdelse af individuelle enheder.

Ulemper:

• kondens kan forekomme på duraluminpladerne;
• ekstern kontrolenhed;
• mange faktorer og nuancer af arbejde afsløres empirisk under brug;
• lille anvendelsesområde.

Beregning af omkostningerne ved bygning af et grundlæggende kølesystem til et køleskab og klimaanlæg:

Navn	Enhed omdr.	Antal	Enhedspris / gnid.	St, gnide.
TEM TES1-12712 (40Х40), 106 watt	STK.	1	600	600
Ventilator RQA 12025HSL 110VAC	STK.	2	150	300
Duralumin 3 mm	STK.	1	300	300
DC strømforsyning	STK.	1	300	300
Termostat TAM-133-1m	STK.	1	250	250
Køler HS 036-100	STK.	1	220	220
Ledninger, termisk fedt, fastgørelseselementer, lodning	–	–	300	300
Total				2270

I princippet er dette design et færdigbygget indbygget klimaanlæg, der kan installeres i førerhuset i en bil, traktor, i en lukket aviær eller i en sikkerhedsbås. Du skal bare tænke på den konstruktive beskyttelse mod atmosfærisk nedbør.

Effektreserven til TEC1-12712-modulet er ret stor. Temperaturamplituden på siderne af elementet kan nå 50 grader. Ved en lufttemperatur på +27 ° C og ved hjælp af et flydende kølesystem (radiator + ventilator) kan der imponeres minus 25 ° C ved udløbet! Dette giver dig mulighed for at skabe kompressorløse og stille frysere, selv derhjemme.

Hvor ellers bruges termoelektriske moduler?

Peltier-Seebeck-effekten er kendt siden 1840’erne. Det bruges aktivt i dag takket være stabiliteten i fysiklovene. Det termoelektriske modul finder altid et sted, hvor der er overskydende energi, eller det er nødvendigt at hurtigt og lydløst overføre varme.

De vigtigste anvendelser af termoelektriske moduler:

1. Afkøling af mikrokredsløb. Ventilatorer, som den største varmeveksler, er fortiden. De erstattes af kompakt, lydløs og næsten evig TEM.
2. Maskiningeniør. Selv den mest moderne ICE genererer udstødningsgasser fra forbrændingskammeret. Ingeniører bruger deres varme til at generere ekstra energi ved hjælp af Peltier-elementer. Den indsamlede energi føres tilbage til motorsystemerne, men i form af jævnstrøm, der sparer brændstof.
3. Hårde hvidevarer. Alt beskrevet ovenfor plus de fleste husholdningsapparater, der fungerer til køling eller opvarmning (undtagen kompressorkøleskabe).

Og endelig en lille hemmelighed. Vores modul har en næsten vidunderlig egenskab – reversibilitet. Dette betyder, at når DC-polariteten vendes på modultrådene (ved hjælp af en switch), vendes de varme og kolde overflader. Køleren bliver til en varmeapparat, køleskabet bliver til et termisk kammer (inkubator), og klimaanlægget bliver til en ventilator med lav effekt. Du behøver ikke at ændre enhedsskemaet for dette. Du skal blot ændre polariteten.

Dette princip bruges i en enhed kaldet en recuperator. Det er en kasse, der består af to isolerede kamre, som er forbundet med hinanden ved hjælp af ventilatorer. Ved hjælp af Peltier-moduler opvarmes den kolde luft udefra med den energi, der udvindes fra den opvarmede luft, der fjernes fra rummet. Enheden giver dig mulighed for at spare ved opvarmning af huset.

Lignende poster:

1. Peltierelementer eller gratis elektricitet fra en brand Peltierelementer er en effektiv måde at opnå gratis og ren elektricitet fra en brand. De bruger ingen brændstof eller anden energi, men konverterer varme direkte til elektricitet, hvilket hjælper med...
2. Opvarmning af loggia: trin for trin instruktioner Loggiaen er en nøglefunktion af enhver indendørs bolig, og der er ingen bedre måde at øge sin komfort på, end ved at opvarme den. Vi bringer dig trin-for-trin-instruktioner til hurtig...
3. Opvarmning af et landsted: hvordan man sikrer komfort Komfort og økonomiske besparelser er nemme at opnå med et landsted ved hjælp af energioptimering. Brug af vedvarende energi kan give store økonomiske fordele, mens kontrolsystemer sikrer, at du altid...
4. Varmepumpe – til opvarmning tager vi varme fra planeten Jorden En varmepumpe gør det muligt at bruge energi fra planeten Jorden som en kraftfuld og effektiv opvarmningskilde. Denne teknologi er en bæredygtig og økonomisk fordelagtig måde at opvarme et hjem...

Læs mere  Euroluce-2019: et udvalg af de mest interessante lamper