Peltierelement – kyla och värma

Standard termoelektriska moduler har en omvänd driftprincip. I den här artikeln kommer vi att prata om användningen av Peltier-Seebeck-moduler i värmeväxlingsanordningar och ge ett exempel på montering av en vattenkylare och ett grundläggande kylsystem för luft med möjlighet att starta om (värme).

Principen för drift av termoelektriska moduler (TEM) som används för kylning är baserad på Seebeck-effekten – motsatt process från Peltier-effekten. Huvudelementet är samma TEM som beskrivs i den första delen. När likström appliceras på termoelementfältet observeras en temperaturskillnad på keramiska plattans plan. Detta är ett faktum baserat på en termodynamisk process, som vi inte kommer att beskriva (för att inte tröttna på vetenskapliga beräkningar), men vi kommer att visa hur man använder den i vardagen..

Notera.För att bygga enheterna, med instruktionerna nedan, behöver du grundläggande praktiska färdigheter i montering av elektriska kretsar. De givna modellerna av noder är ungefärliga och kan ersättas av liknande (eller mer / mindre kraftfulla) efter befälhavarens bedömning.

Hur du gör din egen vattenkylare

Den kresne läsaren har redan förstått att ”mirakelhinken” från den första delen kan användas för att kyla vätskan om du kör den ”i motsatt riktning” genom att ansluta en likström.

TEM används i varje vattenkylare. Det är fullt möjligt att bygga en analog av denna fabriksenhet med dina egna händer, medan den inte fungerar sämre. Vi kommer att beskriva själva principen om drift och monteringsschemat. Layout- och designalternativen kan väljas utifrån dina egna behov. Gör den till exempel bärbar eller stationär, integrerad i köksmöbler eller ett dricksvattenbehandlingssystem. Det senare alternativet är optimalt eftersom kylningen i systemet kommer att styras (vid strömförsörjning).

För detta behöver vi:

1. Rektangulär platt förseglad rostfritt stålbehållare med måtten 100x100x30 (värmeväxlarkolv) med gängade uttag på? tum på kortsidorna. Detta är det enda elementet, vars tillverkning bäst beställs av en befälhavare på fabriken.
2. Dricksvatten linje med montering på? tum (från tank eller vattenförsörjning).
3. 10-12 volt strömförsörjning med justerbar strömstyrka.
4. Termoelektriska moduler TEC1-12705 (40×40) – 2 st..
5. Trådtvärsnitt 0,2 mm.
6. Smältlim eller termisk pasta.
7. Nyckel för 2 kanaler (vippbrytare, knapp).
8. Kran, lödkolv, lod.

Med hjälp av hett lim fixar vi TEM på kolven. Vi ansluter ledningarna i lämpliga grupper (plus och minus). Vi bestämmer en bekväm plats för nyckeln, med hänsyn till möjligheten att byta ut under reparation och tillgänglighet under användning. Vi inkluderar det i diagrammet. Vi ansluter ledningarna till strömförsörjningen. Vi utför kretsprov.

Uppmärksamhet! När du testar ska du begränsa dig till att observera det faktum att den fungerar korrekt, men försök inte att ge den maximala belastningen torr – det kan leda till fel i TEM (kan inte repareras).

Sedan ansluter vi inloppsbeslaget på värmeväxlarkolven med vattenförsörjningskanalen och utloppet med slangen (flexibel eller stel) till kranen.

Vi fyller systemet med vatten och ställer in optimal strömstyrka vid önskat stråltryck. Det optimala huvudet är något starkare än gravitationen. Detta räcker för intag av kallt dricksvatten. Resten av nyanserna – fästelement, trådlängd, plats – är rent individuella i varje fall.

Detta grundläggande system kan utvecklas och förbättras. Installera till exempel en termostat i värmeväxlaren och inkludera den i kretsen istället för en nyckel (vippbrytare) – det är lämpligt där vatten med en viss temperatur ständigt behövs. Värmeväxlarkolven kan vara tillverkad i silver för ytterligare vattenjonisering. Genom att inkludera en steg-up-omvandlare av konstant spänning EK-1674 i systemet kan du minska strömförbrukningen till ett minimum.

Beräkna kostnaden för att bygga en svalare:

namn	Enhet varv.	Antal	Enhetspris / gnugga.	St, gnugga.
Rostfritt stål värmeväxlare (med arbete)	PCS.	1	1000	1000
TEM TEC1-12705 (40×40), 53 watt	PCS.	2	300	600
Strömförsörjning	PCS.	1	300	300
Nyckel	PCS.	1	50	50
0,2 mm ledningar	m	fem	6	trettio
Varmt lim (termisk pasta) Radial 2 ml	PCS.	1	150	150
Rör, beslag, foder	–	–	300	300
Total				2430

Det här systemet använder inte en svindad radiator, eftersom målsättningen – kylning (men inte frysning) av en liten volym vatten (300 ml) – uppnås utan den..

Hur man gör en minikyl, kyl eller luftkonditionering på termoelektriska moduler ensam

En svårare uppgift är luftkylning. Om det gäller vatten effektiviteten hos kylaren garanteras av skillnaden i media densitet (vatten – luft), är situationen mer komplicerad när det gäller ett homogent medium (luft – luft). Den huvudsakliga svårigheten är att ta bort temperaturen från den heta sidan av TEM-ytan. Mer exakt – synkron temperaturavlägsnande från båda ytorna. Om du bara startar Peltier-Seebeck-elementet, kommer den uppvärmda och kylda luften att blandas, och temperaturen kommer att utjämnas.

I trånga utrymmen med liten volym (upp till 0,7 m)³) ett kylsystem baserat på en TEM med ett dubbelsidigt luftutlopp är ganska tillämpligt. Detta gör att du kan bygga en ny kylbox eller ge ett nytt liv till ett gammalt kylskåp (frys). För att göra detta måste du komplicera systemet lite genom att inkludera ett par avgasfläktar med ömsesidig kraft, ett temperaturrelä, en finnerad kylare och använda effektivare termoelektriska moduler.

Vi behöver (för en baskylningspunkt):

1. TEM TES1-12712 (40Х40), 106 watt – 1 st.
2. Fläkt RQA 12025HSL 110VAC (eller kraftfullare) – 2 st..
3. Kylare HS 036-100 (100x85x25 mm).
4. Termostat TAM-133-1m (temperaturomkopplare med sensor).
5. DC-nätaggregat 12 Volt, 6 Amp (Justerbar).
6. Duraluminark.
7. Trådar, termiskt fett, fästelement

I den färdiga rutan, i den övre delen av kylzonen, gör vi ett rektangulärt fönster med måtten 100×100 mm. Vi klipper ut två duraluminplattor med måtten 130×130 mm och 180×180 mm. Vi fixerar fläkten i mitten av den mindre plattan så att luftflödet förblir 1 cm. Vi installerar temperaturkontakten inuti lådan. Vi monterar de mindre av plattorna från insidan av lådan (med en fläkt inuti lådan) på skruvar eller nitar genom ett tätningsmedel. Vi limmar TEM: erna på den monterade plattan och tar ut trådarna. Vi skär ut och böjer en stor platta så att den passar in i monteringshålet, men samtidigt finns det sidor för att fixa den på lådväggen från utsidan. Vi fäster en radiator och en andra fläkt till den. Smörj fritt med TEM-termisk pasta och montera plattan på lådans vägg genom ett tätningsmedel.

Uppmärksamhet! Det måste finnas en maximal kontakt mellan TEM-området och plattan!

Vi samlar in den elektriska kretsen. Vi rekommenderar att slå på fläktarna med konstant maximal effekt och strömmen för TEM genom regulatorn. Detta ger effektiv temperaturborttagning och luftblandning när man arbetar i olika lägen (inte med full kapacitet).

Fördelarna med denna design:

• tyst drift i jämförelse med kompressorkylskåp;
• brist på mekanismer och rörliga delar, friktionskrafter (ingenting att bryta);
• inga värmeöverföringsvätskor (freon) används;
• total energiförbrukning på cirka 200 watt;
• du kan uppgradera designen, variera prestandan;
• tillgänglighet och underhåll av enskilda enheter.

nackdelar:

• kondens kan förekomma på duraluminplattorna;
• extern styrenhet;
• många faktorer och nyanser av arbete avslöjas empiriskt under användning;
• litet tillämpningsområde.

Beräkna kostnaden för att bygga ett grundläggande kylsystem för kylskåp och luftkonditionering:

namn	Enhet varv.	Antal	Enhetspris / gnugga.	St, gnugga.
TEM TES1-12712 (40-40), 106 watt	PCS.	1	600	600
Fläkt RQA 12025HSL 110VAC	PCS.	2	150	300
Duralumin 3 mm	PCS.	1	300	300
DC-strömförsörjning	PCS.	1	300	300
Termostat TAM-133-1m	PCS.	1	250	250
Kylare HS 036-100	PCS.	1	220	220
Trådar, termiskt fett, fästelement, löd	–	–	300	300
Total				2270

I princip är denna design ett färdigt inbyggt luftkonditioneringsapparat som kan installeras i hytten på en bil, traktor, i en stängd voliär eller i en säkerhetsbås. Du behöver bara tänka på det konstruktiva skyddet mot atmosfärisk nederbörd.

Strömreserven för TEC1-12712-modulen är ganska stor. Temperaturamplituden på elementets sidor kan nå 50 grader. Vid en lufttemperatur på +27 ° C och med ett vätskekylsystem (kylare + fläkt) kan imponerande minus 25 ° C extraheras vid utloppet! Detta gör att du kan skapa kompressorlösa och tysta frysar även hemma.

Var annars används termoelektriska moduler?

Peltier-Seebeck-effekten har varit känd sedan 1840-talet. Det används aktivt i dag tack vare stabiliteten i fysiklagarna. Den termoelektriska modulen kommer alltid att hitta en plats där det finns överflödig energi eller det är nödvändigt att snabbt och tyst överföra värme.

De huvudsakliga tillämpningarna av termoelektriska moduler:

1. Kylning av mikrokretsar. Fläktar, som den viktigaste värmeväxlaren, är förflutna. De ersätts av kompakt, tyst och nästan evigt TEM.
2. Maskinteknik. Även den mest moderna ICE genererar avgaser från förbränningskammaren. Ingenjörer använder sin värme för att generera ytterligare energi med hjälp av Peltier-element. Den insamlade energin matas tillbaka till motorsystemen, men i form av likström, vilket sparar bränsle.
3. Apparater. Allt som beskrivs ovan, plus de flesta hushållsapparater som arbetar för kylning eller uppvärmning (utom kompressorkylskåp).

Och slutligen en liten hemlighet. Vår modul har en nästan underbar egenskap – reversibilitet. Detta innebär att när DC-polariteten vänds på modultrådarna (med en omkopplare), vänds de varma och kalla ytorna. Kylaren förvandlas till en värmare, kylen förvandlas till en termisk kammare (inkubator) och luftkonditioneringsapparaten förvandlas till en fläktvärmare med låg effekt. Du behöver inte ändra enhetsschemat för det här. Ändra helt enkelt polariteten.

Denna princip används i en enhet som kallas en recuperator. Det är en låda som består av två isolerade kamrar, som kommunicerar med varandra med hjälp av fläktar. Med hjälp av Peltier-moduler värms den kalla utomhusluften av den energi som utvinns från den uppvärmda luften som tas bort från rummet. Enheten låter dig spara på uppvärmning av huset.