Расхладна опрема и системи за ваздушно хлађење су суштински елементи свакодневног живота. Међутим, стандардни волуметријски дизајни засновани на расхладном флуиду нису погодни за мобилне апликације као што су торбе за хлађење. У таквим случајевима се користе уређаји засновани на раду Пелтиеровог ефекта, о чему ћемо детаљно размотрити у овом материјалу.
Пелтиеров елемент или термоелектрични хладњак је заснован на термопару од два елемента п- и н-типа проводљивости, који су повезани спојном бакарном плочом. Детаљи су у већини случајева направљени од бизмута, телура, антимона и селена. Такви уређаји се користе у домаћим системима хлађења, такође имају могућност стварања енергије.
Садржај
Шта је то
Феномен и термин Пелтиер сугеришу откриће које је 1834. направио француски научник Жан-Шарл Пелтије.Суштина открића је да се топлота стално ослобађа или апсорбује у области где постоји контакт између два различито усмерена проводника кроз која протиче електрична струја.
Класична теорија објашњава ову појаву на овај начин: уз помоћ електричне струје електрони се преносе између метала, убрзавајући или успоравајући, у зависности од контактне разлике потенцијала на металним проводницима са различитим нивоима проводљивости. Пелтиерови елементи тако доприносе претварању кинетичке енергије у топлоту.
На другом проводнику долази до супротног ефекта, где је неопходна допуна енергије на основу основног закона физике. Ова ситуација настаје услед процеса термичке осцилације, услед чега се метал другог проводника хлади.
Уз помоћ савремених технологија могуће је произвести Пелтиер модул са максималним термоелектричним ефектом.
Уређај и принцип рада
Модерни Пелтиер модули су дизајн у којем постоје две изолационе плоче, а термопарови су повезани између њих у строгом редоследу. Стандардна шема овог елемента за боље разумевање његовог функционисања приказана је на слици.
Ознаке структурних елемената:
- А - контакти, уз помоћ којих се врши веза са извором напајања;
- Б - врућа површина;
- Ц - хладна страна;
- Д - бакарни проводници;
- Е је полупроводник п-споја;
- Ф је полупроводник н-типа.
Елемент је направљен тако да су обе површине у контакту са п-н или н-п спојевима, на основу поларитета. Контакти п-н се загревају, а температура н-п опада.Као резултат, на крајевима елемента појављује се температурна разлика ДТ. Овај ефекат значи да топлотна енергија која се креће између елемената модула регулише температурни режим у зависности од поларитета. Такође треба напоменути да се у случају промене поларитета мењају топла и хладна површина.
Спецификације
Технички параметри Пелтиеровог елемента претпостављају следеће вредности:
- капацитет хлађења (Кмак) - израчунава се на основу ограничења струје и температурне разлике између крајева модула. Јединица мере - ват;
- гранична температурна разлика (ДТмак) - мерено у степенима, ова карактеристика је дата за оптималне услове;
- Имак је максимална електрична струја потребна да се обезбеди већа температурна разлика;
- гранични напон Умак, који је потребан да би електрична струја Имак постигла максималну температурну разлику ДТмак;
- Отпор - унутрашњи отпор уређаја, мерено у омима;
- ЦОП је коефицијент ефикасности или ефикасности Пелтиеровог модула, који одражава однос хлађења и потрошње енергије. У зависности од карактеристика уређаја, за јефтине уређаје индикатор је у распону од 0,3-0,35, за скупље моделе варира до 0,5.
Предности мобилног Пелтиер елемента су мале димензије, реверзибилност процеса, као и могућност коришћења као преносни електрични генератор или фрижидер.
Недостаци модула су висока цена, ниска ефикасност унутар 3%, високи трошкови енергије и потреба да се константно одржава температурна разлика.
Апликација
Чак и узимајући у обзир низак коефицијент ефикасности, плоче у модулу Пелтиер се широко користе у мерним, рачунарским уређајима, као иу преносивим кућним апаратима. Ево листе уређаја у којима су модели саставни део:
- преносиви расхладни уређаји;
- мали генератори електричне енергије;
- расхладни комплекси у рачунарима и лаптоповима;
- хладњаци за загревање и хлађење воде за пиће;
- сушачи ваздуха.
Како се повезати
Можете сами да повежете Пелтиер модул, не захтева много времена и труда. Излазни контакти морају бити напајани константним напоном, што је назначено у упутству за употребу уређаја. Црвена жица је повезана на плус, а црна жица на негатив. Имајте на уму да када је поларитет обрнут, загрејане и охлађене површине ће заменити места.
Пре повезивања, препоручљиво је проверити оперативност елемента. Један од једноставних и поузданих начина за проверу уређаја је тактилни метод: за то морате да повежете уређај са извором електричне струје и додирнете различите контакте. У уређају који нормално функционише, неки контакти ће бити топли, док ће други бити хладни.
Такође можете проверити помоћу мултиметра и упаљача. Да бисте то урадили, потребно је да повежете сонде са контактима уређаја, померите упаљач на једну страну и посматрате очитавања мултиметра. Ако Пелтиер елемент ради у стандардном режиму, током процеса загревања, на једној страни ће се генерисати електрична струја, а подаци о напону ће бити приказани на екрану мултиметра.
Како направити пелтиер елемент "уради сам".
Пелтиеров елемент је непрактичан за производњу код куће због ниске цене и потребе за посебним знањем да би се створио изводљив елемент. Међутим, можете саставити ефикасан мобилни термоелектрични генератор сопственим рукама, који ће вам добро доћи у земљи или на камповању.
Да бисте стабилизовали електрични напон, мораћете сами да саставите стандардни претварач на Л6920 ИЦ чипу. На улаз уређаја мора се применити напон од 0,8-5,5 В, а на излазу ће произвести 5 В, ова вредност је довољна за пуњење батерије мобилних уређаја у стандардном режиму. Ако се користи стандардни електронски Пелтиер уређај, онда ће бити потребно ограничити температурну границу загрејане површине на 150 степени. За лакшу контролу температуре, препоручљиво је користити чајник са кључаном водом, тада се модел неће загрејати преко 100 степени.
Пелтиер плоче се широко користе за хлађење савремених кућних апарата, у клима уређајима, доказана је ефикасност уређаја, посебно за стабилизацију топлотног режима и хлађење моћног процесора. На основу Пелтиеровог елемента, ефикасни мобилни фрижидери се често праве код куће за викендице или аутомобиле, напајајући радијатор. Због реверзибилности процеса, самопроизведени елементи се користе као мобилне мале електране у подручјима без извора електричне енергије.
Слични чланци:
