Peltierove prvky – chladenie a kúrenie

Obsah článku

• Ako si pripraviť vlastnú vodu
• Ako si sami vyrobíte mini-chladničku, chladič alebo klimatizáciu na termoelektrických moduloch
• Kde inde sa používajú termoelektrické moduly?

Štandardné termoelektrické moduly majú opačný princíp činnosti. V tomto článku budeme hovoriť o použití modulov Peltier-Seebeck v tepelných výmenníkoch a uvedieme príklad montáže vodného chladiča a základného chladiaceho systému pre vzduch s možnosťou opätovného spustenia (ohrev)..

Princíp činnosti termoelektrických modulov (TEM) používaných na chladenie je založený na Seebeckovom efekte – opačnom procese ako Peltierov efekt. Hlavným prvkom je rovnaký TEM, aký je opísaný v prvej časti. Keď sa jednosmerný prúd privádza do poľa termočlánkov, pozoruje sa teplotný rozdiel v rovinách keramickej dosky. Toto je skutočnosť založená na termodynamickom procese, ktorý nebudeme popisovať (aby sa neunavoval vedeckými výpočtami), ale ukážeme, ako ho uplatniť v každodennom živote..

Poznámka.Na zostavenie jednotiek, ktorých pokyny sú uvedené nižšie, budete potrebovať základné praktické zručnosti pri zostavovaní elektrických obvodov. Dané modely uzlov sú približné a podľa uváženia kapitána ich možno nahradiť podobnými (alebo silnejšie / menej výkonnými).

Ako si pripraviť vlastnú vodu

Rozlišujúci čitateľ už pochopil, že „zázračný vedro“ z prvej časti sa môže použiť na ochladenie kvapaliny, ak ju spustíte „v opačnom smere“ pripojením jednosmerného prúdu..

TEM sa používajú v každom vodnom chladiči. Analóg tohto výrobného zariadenia je celkom možné zostaviť vlastnými rukami, pričom to nebude horšie. Opíšeme samotný princíp činnosti a montážnu schému. Možnosti rozloženia a dizajnu je možné zvoliť podľa vašich vlastných potrieb. Napríklad, aby bol prenosný alebo stacionárny, integrovaný do kuchynského nábytku alebo systému úpravy pitnej vody. Druhá možnosť je optimálna, pretože chladenie v systéme bude regulované (po napájaní).

Preto potrebujeme:

1. Obdĺžniková plochá uzavretá nádoba z nehrdzavejúcej ocele s rozmermi 100x100x30 (banka výmenníka tepla) so zapustenými otvormi na závit? palce na krátkych stranách. Toto je jediný prvok, ktorého výrobu najlepšie objednal pán v továrni..
2. Potrubie na pitnú vodu s nasadením? palce (z nádrže alebo vody).
3. 10-12 V napájací zdroj s nastaviteľným prúdom.
4. Termoelektrické moduly TEC1-12705 (40×40) – 2 ks..
5. Prierez drôtu 0,2 mm.
6. Tavné lepidlo alebo tepelná pasta.
7. Kláves pre 2 kanály (prepínač, tlačidlo).
8. Faucet, spájkovačka, spájka.

Pomocou horúceho lepidla pripevníme TEM na banku. Vodiče spájame do príslušných skupín (plus a mínus). Určili sme vhodné umiestnenie kľúča, pričom sa berie do úvahy možnosť výmeny počas opravy a dostupnosť počas používania. Zaradíme to do diagramu. Vodiče pripájame k napájaciemu zdroju. Vykonávame testy obvodu.

Pozor! Pri testovaní sa obmedzte na dodržiavanie samotnej skutočnosti správneho fungovania, ale nesnažte sa dať maximálne zaťaženie nasucho – to môže viesť k zlyhaniu TEM (nedá sa opraviť)..

Potom pripojíme prívodnú armatúru nádoby na výmenník tepla s kanálom na prívod vody a výtok s hadicou (ohybný alebo tuhý) na kohútik..

Naplňujeme systém vodou a nastavujeme optimálnu intenzitu prúdu na požadovaný tlak. Optimálna hlava je o niečo silnejšia ako gravitácia. To bude stačiť na príjem chladnej pitnej vody. Zvyšok nuansy – upevňovacie prvky, dĺžka drôtu, umiestnenie – sú v každom prípade čisto individuálne.

Tento základný systém sa môže vyvíjať a zlepšovať. Napríklad nainštalujte termostat do výmenníka tepla a vložte ho do okruhu namiesto kľúča (prepínač) – je vhodné tam, kde je neustále potrebná voda s určitou teplotou. Banka na výmenu tepla môže byť vyrobená zo striebra na ďalšiu ionizáciu vody. Zahrnutím zvyšovacieho prevodníka s konštantným napätím EK-1674 do systému môžete znížiť spotrebu energie na minimum.

Výpočet nákladov na výstavbu chladiča:

názov	jednotka otáčka.	množstvo	Jednotková cena / rub.	St, rub.
Výmenník tepla z nehrdzavejúcej ocele (s prácou)	PCS.	1	1000	1000
TEM TEC1-12705 (40×40), 53 wattov	PCS.	2	300	600
Zdroj	PCS.	1	300	300
kľúč	PCS.	1	50	50
Drôty 0,2 mm	m	päť	6	tridsať
Horúce lepidlo (tepelná pasta) Radial 2 ml	PCS.	1	150	150
Rúry, tvarovky, vložky	–	–	300	300
Celkom				2430

Tento systém nepoužíva rebrovaný radiátor, pretože cieľová sada – ochladzovanie (ale nezmrazovanie) malého objemu vody (300 ml) – sa bez neho dosiahne..

Ako si sami vyrobíte mini-chladničku, chladič alebo klimatizáciu na termoelektrických moduloch

Zložitejšou úlohou je chladenie vzduchom. Ak je v prípade vody účinnosť chladiča zaručená rozdielom v hustote média (voda – vzduch), potom je situácia v prípade homogénneho média (vzduch – vzduch) komplikovanejšia. Hlavným problémom je odstránenie teploty z horúcej strany povrchu TEM. Presnejšie – synchrónne odstránenie teploty z oboch povrchov. Ak práve spustíte prvok Peltier-Seebeck, zahriaty a ochladený vzduch sa zmieša a teplota sa vyrovná.

V uzavretých priestoroch malého objemu (do 0,7 m)³) je celkom vhodný chladiaci systém založený na TEM s obojstranným výstupom vzduchu. To vám umožní postaviť nový chladiaci box alebo dať životu starej chladničke (mrazničke) druhý život. Aby ste to dosiahli, budete musieť systém trochu skomplikovať zahrnutím pár výfukových ventilátorov so spoločným výkonom, teplotného relé, rebrovaného radiátora a použitia účinnejších termoelektrických modulov..

Potrebujeme (pre jedno základné chladenie):

1. TEM TES1-12712 (40 – 40), 106 wattov – 1 kus.
2. Ventilátor RQA 12025HSL 110VAC (alebo výkonnejší) – 2 ks..
3. Chladič HS 036-100 (100x85x25 mm).
4. Termostat TAM-133-1m (teplotný spínač so senzorom).
5. Napájanie jednosmerným prúdom 12 V, 6 A (nastaviteľné).
6. Duralový list.
7. Drôty, tepelné mazivá, spojovacie prvky

V hotovej krabici, v hornej časti chladenej zóny, vytvoríme obdĺžnikové okno s rozmermi 100×100 mm. Vystrihli sme dve duralové platne s rozmermi 130×130 mm a 180×180 mm. Upevňujeme ventilátor do stredu menšej platne tak, aby prúdenie vzduchu zostalo 1 cm. Do krabice inštalujeme teplotný spínač. Menšiu časť dosiek pripevňujeme z vnútornej strany škatule (s ventilátorom vnútri škatule) na skrutky alebo nity pomocou tmelu. Lepíme TEM na pripevnenú dosku a vytiahneme káble. Vystrihli sme a ohli veľkú dosku tak, aby zapadla do montážneho otvoru, ale zároveň existujú strany na pripevnenie k stene škatule zvonku. K nemu pripojíme chladič a druhý ventilátor. Voľne namažte tepelnou pastou TEM a pripevnite dosku k stene skrinky pomocou tmelu.

Pozor! Medzi plochou TEM a platňou musí byť maximálny kontakt!

Zhromažďujeme elektrický obvod. Odporúčame zapnúť ventilátory pri konštantnom maximálnom výkone a prúd TEM prostredníctvom regulátora. Tým sa zabezpečí efektívne odvádzanie teploty a miešanie vzduchu pri prevádzke v rôznych režimoch (nie pri plnej kapacite)..

Výhody tohto dizajnu:

• tichá prevádzka v porovnaní s kompresorovými chladničkami;
• nedostatok mechanizmov a pohyblivých častí, trecích síl (nič sa nerozbije);
• nepoužívajú sa žiadne kvapaliny na prenos tepla (freón);
• celková spotreba energie asi 200 wattov;
• môžete vylepšiť dizajn, zmeniť výkon;
• dostupnosť a udržiavateľnosť jednotlivých jednotiek.

nevýhody:

• na duralových platniach sa môže objaviť kondenzácia;
• externá riadiaca jednotka;
• empiricky sa počas používania odhalí veľa faktorov a nuansov práce;
• malá oblasť použitia.

Výpočet nákladov na vybudovanie základného chladiaceho systému pre chladničku a klimatizáciu:

názov	jednotka otáčka.	množstvo	Jednotková cena / rub.	St, rub.
TEM TES1-12712 (40-40), 106 wattov	PCS.	1	600	600
Ventilátor RQA 12025HSL 110VAC	PCS.	2	150	300
Duralín 3 mm	PCS.	1	300	300
DC napájanie	PCS.	1	300	300
Termostat TAM-133-1m	PCS.	1	250	250
Chladič HS 036-100	PCS.	1	220	220
Drôty, tepelné mazivá, spojovacie prvky, spájka	–	–	300	300
Celkom				2270

Táto konštrukcia je v zásade hotovou zabudovanou klimatizáciou, ktorú je možné namontovať do kabíny automobilu, traktora, do uzavretej voliéry alebo do bezpečnostnej kabíny. Musíte len premýšľať o konštruktívnej ochrane pred atmosférickými zrážkami.

Výkonová rezerva modulu TEC1-12712 je pomerne veľká. Amplitúda teploty po stranách prvku môže dosiahnuť 50 stupňov. Pri teplote vzduchu +27 ° C a pri použití systému chladenia kvapaliny (radiátor + ventilátor) je možné na výstupe pôsobiť mínus 25 ° C! To vám umožní vytvárať tiché mrazničky bez kompresorov aj doma.

Kde inde sa používajú termoelektrické moduly?

Peltierov-Seebeckov efekt je známy už od 40. rokov 20. storočia. Aktívne sa používa dodnes vďaka stabilite fyzikálnych zákonov. Termoelektrický modul vždy nájde miesto, kde je nadbytočná energia alebo je potrebné rýchlo a ticho prenášať teplo.

Hlavné aplikácie termoelektrických modulov:

1. Chladenie mikroobvodov. Ventilátory ako hlavný výmenník tepla sú minulosťou. Nahradzujú ich kompaktné, tiché a takmer večné TEM.
2. Mechanické inžinierstvo. Aj tie najmodernejšie ICE generujú výfukové plyny zo spaľovacej komory. Inžinieri využívajú svoje teplo na výrobu ďalšej energie pomocou prvkov Peltier. Zhromaždená energia sa privádza späť do systémov motora, ale vo forme jednosmerného prúdu, ktorý šetrí palivo.
3. Spotrebiče. Všetko, čo je uvedené vyššie, plus väčšina domácich spotrebičov, ktoré pracujú na chladenie alebo kúrenie (s výnimkou kompresorových chladničiek).

A nakoniec trochu tajomstva. Náš modul má takmer úžasnú vlastnosť – reverzibilitu. To znamená, že keď je polarita jednosmerného prúdu na vodičoch modulu obrátená (pomocou prepínača), horúce a studené povrchy sa obrátia. Chladič sa zmení na ohrievač, chladnička sa zmení na tepelnú komoru (inkubátor) a klimatizácia sa zmení na ohrievač ventilátora s nízkym výkonom. Na to nemusíte meniť schému zariadenia. Jednoducho zmeňte polaritu.

Tento princíp sa používa v zariadení zvanom rekuperátor. Je to box, ktorý sa skladá z dvoch izolovaných komôr, ktoré sú vzájomne spojené pomocou ventilátorov. Pomocou Peltierových modulov sa studený vzduch zvonku ohrieva energiou extrahovanou z ohriateho vzduchu, ktorý sa odstraňuje z miestnosti. Prístroj umožňuje ušetriť na vykurovaní domu.