...

Elemente Peltier – răcire și încălzire

Conținutul articolului



Modulele termoelectrice standard au un principiu de funcționare invers. În acest articol, vom vorbi despre utilizarea modulelor Peltier-Seebeck în dispozitivele de schimb de căldură și vom oferi un exemplu de asamblare a unui răcitor de apă și a unui sistem de răcire de bază pentru aer, cu posibilitatea de a reporni (încălzirea).

Elemente Peltier - răcire și încălzire

Principiul funcționării modulelor termoelectrice (TEM), utilizate pentru răcire, se bazează pe efectul Seebeck – procesul opus efectului Peltier. Elementul principal este același TEM descris în prima parte. Atunci când se aplică curent continuu pe câmpul termocuplurilor, se observă o diferență de temperatură pe planurile plăcii ceramice. Acesta este un fapt bazat pe un proces termodinamic, pe care nu îl vom descrie (pentru a nu obosi cu calcule științifice), dar vom arăta cum să îl aplici în viața de zi cu zi..

Notă.Pentru a construi unitățile, instrucțiunile pentru care sunt prezentate mai jos, veți avea nevoie de abilități practice de bază în asamblarea circuitelor electrice. Modelele date de noduri sunt aproximative și pot fi înlocuite cu altele similare (sau mai / mai puțin puternice), la discreția masterului.

Cum să îți faci propria apă mai rece

Cititorul înțelegător a înțeles deja că „coada-minune” din prima parte poate fi folosită pentru a răci lichidul dacă îl rulați „în direcția opusă” prin conectarea unui curent direct.

TEM-urile sunt utilizate în fiecare răcitor de apă. Este foarte posibil să construiți un analog al acestui dispozitiv din fabrică cu propriile mâini, în timp ce nu va funcționa mai rău. Vom descrie însăși principiul funcționării și schema de asamblare. Opțiunile de dispunere și design pot fi selectate în funcție de propriile nevoi. De exemplu, faceți-l portabil sau staționar, integrat în mobilierul de bucătărie sau într-un sistem de tratare a apei potabile. Această din urmă opțiune este optimă, deoarece răcirea în sistem va fi controlată (la alimentare).

Pentru aceasta avem nevoie de:

  1. Recipient dreptunghiular, din oțel inoxidabil, sigilat, cu dimensiuni 100x100x30 (schimbător de căldură) cu prize filetate? centimetri pe laturile scurte. Acesta este singurul element, al cărui proces este cel mai bine comandat de către un meșter din fabrică..
  2. Alimentare cu apă potabilă cu montare pe? inci (dintr-un recipient sau instalații sanitare).
  3. Alimentare de 10-12 volți cu amperaj reglabil.
  4. Module termoelectrice TEC1-12705 (40×40) – 2 buc..
  5. Secțiune transversală de sârmă 0,2 mm.
  6. Adeziv topit fierbinte sau pastă termică.
  7. Tasta pentru 2 canale (comutator comutator, buton).
  8. Robinet, fier de lipit, lipit.

Elemente Peltier - răcire și încălzire

Folosind lipici fierbinte, fixați TEM-ul pe balon. Conectăm firele în grupurile corespunzătoare (plus și minus). Determinăm o locație convenabilă pentru cheie, luând în considerare posibilitatea înlocuirii în timpul reparației și accesibilitatea în timpul utilizării. Îl includem în diagramă. Conectăm firele la sursa de alimentare. Efectuăm teste de circuit.

Atenţie! În timpul testării, limitați-vă la respectarea faptului de funcționare corectă, dar nu încercați să oferiți sarcina maximă uscată – acest lucru poate duce la defectarea TEM (nu poate fi reparat).

Apoi conectăm racordul de intrare al balonului schimbătorului de căldură cu canalul de alimentare cu apă, și ieșirea cu furtunul (flexibil sau rigid) la robinet.

Umplem sistemul cu apă și setăm amperajul optim la presiunea de jet necesară. Capul optim este puțin mai puternic decât gravitația. Acest lucru va fi suficient pentru aportul de apă potabilă rece. Restul nuanțelor – elemente de fixare, lungimea firului, locația – sunt pur individuale în fiecare caz.

Acest sistem de bază poate fi dezvoltat și îmbunătățit. De exemplu, instalați un termostat în schimbătorul de căldură și includeți-l în circuit în loc de cheie (comutator de comutare) – este potrivit în cazul în care este necesară constant apă de o anumită temperatură. Balonul schimbător de căldură poate fi confecționat din argint pentru ionizarea apei suplimentare. Prin includerea în sistem a unui convertor de tensiune constantă EK-1674, puteți reduce consumul de energie la un nivel minim.

Calcularea costului construirii unui cooler:

Nume Unitate rev. Cantitate Preț unitar / rub. St, freca.
Schimbător de căldură din oțel inoxidabil (cu lucru) PCS. 1 1000 1000
TEM TEC1-12705 (40×40), 53 wați PCS. 2 300 600
Alimentare electrică PCS. 1 300 300
Cheie PCS. 1 50 50
Fire de 0,2 mm m cinci 6 treizeci
Lipici fierbinte (pastă termică) Radial 2 ml PCS. 1 150 150
Țevi, fitinguri, garnituri 300 300
Total 2430

Acest sistem nu folosește un radiator cu aripioare, întrucât obiectivul stabilit – răcirea (dar nu înghețarea) unui volum mic de apă (300 ml) – se realizează fără el..

Cum să faceți un mini-frigider, răcitor sau aer condiționat pe module termoelectrice pe cont propriu

O sarcină mai dificilă este răcirea cu aer. Dacă în cazul apei, eficiența răcitorului este garantată de diferența de densitate a mediului (apă – aer), atunci în cazul unui mediu omogen (aer – aer) situația este mai complicată. Principala dificultate este îndepărtarea temperaturii din partea fierbinte a suprafeței TEM. Mai precis – îndepărtarea sincronă a temperaturii de pe ambele suprafețe. Dacă începeți doar elementul Peltier-Seebeck, aerul încălzit și răcit se va amesteca, iar temperatura se va egaliza.

În spații limitate de volum mic (până la 0,7 m3) este destul de aplicabil un sistem de răcire bazat pe un TEM cu o ieșire de aer cu două fețe. Acest lucru vă permite să construiți o nouă cutie de răcire sau să oferiți o a doua viață unui frigider vechi (congelator). Pentru a face acest lucru, va trebui să complicați puțin sistemul incluzând o pereche de ventilatoare de evacuare cu putere reciprocă, un releu de temperatură, un calorifer fin și să utilizați module termoelectrice mai eficiente..

Elemente Peltier - răcire și încălzire

Avem nevoie (pentru un punct de răcire a bazei):

  1. TEM TES1-12712 (40Х40), 106 wați – 1 buc.
  2. Ventilator RQA 12025HSL 110VAC (sau mai puternic) – 2 buc.
  3. Radiator HS 036-100 (100x85x25 mm).
  4. Termostat TAM-133-1m (schimbător de temperatură cu senzor).
  5. Sursă de curent continuu 12 Volt 6 Amp (reglabil).
  6. Foaie duralumină.
  7. Firuri, grăsimi termice, elemente de fixare

În cutia finisată, în partea superioară a zonei frigorifice, realizăm o fereastră dreptunghiulară cu dimensiunile de 100×100 mm. Am tăiat două plăci duralumină cu dimensiunile de 130×130 mm și 180×180 mm. Fixăm ventilatorul în centrul plăcii mai mici, astfel încât fluxul de aer să rămână 1 cm. Instalăm întrerupătorul de temperatură în interiorul cutiei. Montăm cea mai mică dintre plăci din interiorul cutiei (cu un ventilator în interiorul cutiei) pe șuruburi sau nituri printr-un dispozitiv de etanșare. Lipim TEM-urile pe placa montată și scoatem firele. Decupăm și îndoim o placă mare, astfel încât să se încadreze în gaura de montare, dar, în același timp, există părți pentru fixarea pe peretele cutiei din exterior. Atasăm un calorifer și un al doilea ventilator. Se unge liberal cu pasta termică TEM și se montează placa pe peretele cutiei printr-un material de etanșare.

Atenţie! Trebuie să existe un contact maxim între zona TEM și placă!

Colectăm circuitul electric. Vă recomandăm să porniți ventilatoarele la o putere maximă constantă și curentul pentru TEM prin regulator. Acest lucru va asigura eliminarea eficientă a temperaturii și amestecarea aerului atunci când funcționați în diferite moduri (nu la capacitate maximă).

Avantajele acestui design:

  • funcționare silențioasă în comparație cu frigiderele cu compresor;
  • lipsa mecanismelor și a părților mobile, forțe de frecare (nimic de rupt);
  • purtătorii de căldură lichidă (freon) nu sunt folosiți;
  • consum total de energie de aproximativ 200 wați;
  • puteți actualiza designul, puteți varia performanța;
  • disponibilitatea și întreținerea unităților individuale.

Dezavantaje:

  • condensul poate apărea pe plăcile duraluminice;
  • unitate de control extern;
  • mulți factori și nuanțe de muncă sunt dezvăluite empiric în timpul utilizării;
  • domeniul de aplicare mic.

Elemente Peltier - răcire și încălzire

Calcularea costului construirii unui sistem de răcire de bază pentru frigider și climatizor:

Nume Unitate rev. Cantitate Preț unitar / rub. St, freca.
TEM TES1-12712 (40Х40), 106 wați PCS. 1 600 600
Ventilator RQA 12025HSL 110VAC PCS. 2 150 300
Duralumin 3 mm PCS. 1 300 300
Sursa de curent continuu PCS. 1 300 300
Termostat TAM-133-1m PCS. 1 250 250
Radiator HS 036-100 PCS. 1 220 220
Firuri, grăsimi termice, elemente de fixare, lipit 300 300
Total 2270

În principiu, acest design este un aparat de aer condiționat încorporat, care poate fi instalat în cabina unei mașini, a unui tractor, într-o aviară închisă sau într-o cabină de securitate. Este necesar doar să ne gândim la protecția constructivă împotriva precipitațiilor atmosferice.

Rezerva de energie a modulului TEC1-12712 este destul de mare. Amplitudinea temperaturii pe laturile elementului poate atinge 50 de grade. La o temperatură a aerului de +27 ° C și folosind un sistem de răcire a lichidului (radiator + ventilator), se poate extrage un minus impresionant de 25 ° C la ieșire! Acest lucru vă permite să creați congelatoare fără compresor și liniștite chiar și acasă.

Unde mai sunt utilizate module termoelectrice?

Efectul Peltier-Seebeck este cunoscut încă din anii 1840. Este folosit până în zilele noastre, datorită stabilității legilor fizicii. Modulul termoelectric va găsi întotdeauna un loc în care există exces de energie sau este necesar să transferați rapid și silențios căldura.

Principalele aplicații ale modulelor termoelectrice:

  1. Răcirea microcircuitelor. Fanii sunt un lucru din trecut ca principal schimbător de căldură. Acestea sunt înlocuite de TEM compact, silențios și practic etern.
  2. Inginerie Mecanică. Chiar și cel mai modern ICE generează gaze de eșapament din camera de ardere. Inginerii își folosesc căldura pentru a genera energie suplimentară folosind elemente Peltier. Energia colectată este readusă la sistemele motorului, dar sub formă de curent continuu, care economisește combustibil.
  3. Electrocasnice. Tot ce este descris mai sus, plus majoritatea aparatelor de uz casnic care funcționează pentru răcire sau încălzire (cu excepția frigiderelor cu compresor).

Elemente Peltier - răcire și încălzire

Și un ultim mic secret. Modulul nostru are o proprietate aproape minunată – reversibilitatea. Aceasta înseamnă că atunci când polaritatea DC este inversată pe firele modulului (folosind un întrerupător), suprafețele calde și reci sunt inversate. Racitorul se transformă într-un încălzitor, frigiderul într-o cameră termică (incubator), iar aparatul de aer condiționat se transformă într-un încălzitor ventilator cu putere redusă. Nu trebuie să schimbați schema dispozitivului pentru asta. Pur și simplu schimbați polaritatea.

Acest principiu este utilizat într-un dispozitiv numit recuperator. Este o cutie, formată din două camere izolate, care sunt conectate între ele folosind ventilatoare. Cu ajutorul modulelor Peltier, aerul rece din exterior este încălzit de energia extrasă din aerul încălzit care este îndepărtat din cameră. Dispozitivul vă permite să economisiți la încălzirea casei.

Evaluează acest articol
( Încă nu există evaluări )
Violetta Сonsilier
Recomandări și sfaturi în orice domeniu al vieții
Comments: 1
  1. Alina Cretu

    Ce sunt și cum funcționează elementele Peltier pentru răcire și încălzire?

    Răspunde
Adaugă comentarii