Термоэлемент пельтье: Элемент Пельтье : описание, подключение, схема, характеристики

Содержание

Конструкция и работа термоэлемента Пельтье

вопрос:
02028 приобрел ТЕС1-12706 как убедится в исправности, при включении на 12в в помещении греются обе стороны, а где же холод об,ясните

Как работает!

Экспресс-метод диагностики модулей Пельтье

Омметром (тестером) не касаясь проводяших частей (в т.ч. тела) замерить электрическое сопротивление между проводами термо модуля. Чаще всего, встречается в термомодуле встречается электрический обрыв, смотри конструкцию и материалы, из которых делается термомодуль Пельтье. На пределе измерения 2 килоома (2k) тестер DT9208A покажет не разрыв («1»), а «ахинею» 0,2…1,4 килоома. Бегущие показания свидетельствуют об изменении разницы температур между горячей и холодной стороной термоэлемента (полупроводниковой «термопары»).

Работа термоэлемента ТЕС1-12706

к
Генерация электричества: практические характеристики термоэлектрических модулей Пельтье и термопар.

02028 Приобрел ТЕС1-12706, как убедиться в исправности; при включении на 12в в помещении греются обе стороны, а где же холод? Объясните!

Работоспособность термоэлектрических модулей Пельтье

Термоэлектрический модуль Пельтье — это по-сути много полупроводниковых термопар, включенных последовательно, и термоэлектрический модуль Пельтье явлеется микросборкой полупроводниковых термопар (кусочков полупроводника с P и N проводимостью) на плате (как провило, керамической) с металлическими облуженными дорожками.

Термоэлемент (китайский) марки ТЕС1-12706 — по-заграничному — термомодуль Пелтье, или просто модуль Пелтье, или даже Пелтье, работает как обычное полупроводниковое устройство, с обратимостью функций:

  • при пропускании электрического тока работает как тепловой насос — одна из пластин подложки (стороны, обкладки) — теплее, другая холоднее окружающей среды;
  • при помещении одной стороны в тепло, а второй в холод термоэлемент работает как термэлектрический генератор постоянного электрического тока.

Пельтье ТЕС1-12706 всем хорош, кроме исполнения и надёжности и эксплуатационных характеристик термоэлемента:

  • высокой теплопроводностью между обкладками;
  • низким тепловым контактом сторон с источником тепла/холода;
  • низкой механической, температурной и электрической прочностью термомодуля.

Из этого весьма вероятно предполагаю, что в термолементе ТЕС1-12706 нарушена физическая целостность, хотя как то странно.
Но рассмотрим подробно прочность модуля.

В Википедии (в русскоязычном варианте статья — убогая, поэтому читайте на Википедию английском языке):
Thermoelectric effect — Термоэлектрический эффект — Принцип работы термоэлектического модуля.

Хрупкие полупроводниковые «кристаллы» напаяны на хрупкую керамическую подложку с коммутирующим облученным припоем рисунком. Подложка 4х4 см (!) имеет толщину ок.1 мм, полупроводниковые кристаллы имеют размер ок. 1 мм (высота — 1 мм), плошадь контакта каждого кристалла с одной стороной — 1 мм квадратный. Всего в термоэлементе Пельтье ТЕС1-12706 128 полупроводниковых параллелипедов. Толщина металлических дорожек вместе с припоем облудки — 0, шишь десятых.

Щель между сторонами-пластинами, в которой полупроводниковые тела на металлических дорожках с припоем, заклеена (заполнена?) по краям силиконом. Силиконом же заполнено и вокруг подводящих двух проводов, припаянных к металлической дорожке пластины. Из материала «Генерация электричества: практические характеристики термоэлектрических модулей Пельтье и термопар» (линк выше) следует, что тепловой поток не столько генерирует электрический ток (соответственно, в режиме холодильника — не столько отбирает тепловую энергию), сколько проходит через полупроводиковые кристаллы, с низким КПД (коэффициентом полезного действия).

Поэтому — по конструкции термомодуля ТЕС1-12706 — это не столько генератор термо-электричества, сколько тепловой контакт (если рассмотривать электричество как побочный продукт) между горячим и холодным — смотри например теплообменники самодома — samodom.netnotebook.net и envirociety.org(простите за английский!).

Кто имел дело или разбирал микросхемы или транзисторы, диоды в металлических корпусах, тот ужаснется непрочности керамической конструкции ТЕС1-12706 площадью 1600 квадратных миллиметров при толщине 4 мм. Т.е. большая плошадь и маленькая толщина, и всё это — хрупкое керамическое!

Термопаста 40 мм Х 40 мм Х 2 стороны дает очень плохое прилегание или толстый слой с большим термическим сопротивлением, радиаторы типа

Если обеспечить температурное сопротивление холодная/горячая обкладка — радиатор (водный, жидкостный) много меньше, разность температур много больше — то есть обеспечить ВОЗМОЖНОСТЬ телового потока много больше, чем через сам термоэлемент (соответственно — тепловое сопротивление термоэлемента), то появляются условия для выработки электрической энергии. Что и делается в упомянутом самодоме — без всяких вращающихся турбин с воем и шумом, и механическими поломками.

Кто был в машзалах электростанций или наоборот — заводов или насосных станций, тот знает шум и вибрации генераторов / электродвигателей. Жизнь с этими звуками и трясками окрестностей несовместима, а значит и самодом в значительной степени становится безсмыленной затеей.

Какая сторона термомодуля нагревается, какая сторона термомодуля ТЕС1-12706 охлаждается? В режиме холодильника / нагревателя

При протекании тока под действием внешнего источника напряжения одна сторона отдает тепло «выше термической нормы», а вторая принимает это тепло. Ни точками, ни маркировкой, ни надписями горячая и холодная сторона термомодуля не обозначаются (как правило), а стороны термомодуля обозначаются цветом изоляции проводов-выводов — красный и черный провода.

  • Красный провод вывода термоэлектрического модуля Пельтье — это плюс;
  • Черный провод вывода термоэлектрического модуля Пельтье — это минус.
.

Расположите справа красный провод, слева черный; сверху получится холодная сторона элемента, снизу — горячая сторона.

Определение горячих и холодных сторон термомодуля на практике не так уж и важны, просто такая традиция.

Где плюс, где минус на термоэлементе в режиме генерации тока


(электричество)

На проводах термогенератора ТЕС1-12706: (и аналогичных моделей)
Расположите справа красный провод — плюс, слева черный — минус; наверу получится холодная сторона элемента, внизу — горячая сторона.

Электротехнические детали получения электричества из тепла и холода из электричества

Полная развязка — это когда электрическое сопротивление подложки-провод (выводной, любой) равно бесконечности; то есть, можно подключать термогенераторы «как заблагорассудится», назначив и подключив заземление (зануление) — синий провод — ноль, корпус; фаза — черный или коричневый, земля — желтый в зелёную полосочку. Такую расцветку проводов в кабеле или одиночных применяют, в частности, в европейском строительстве.

Керамические пластины термомодулей (и холодную, и горячую) делают с высокой точностью, низкой шершавостью поверхностей для плотного прилегания к радиаторам через термопасту (для хорошего теплового контакта с твердым телом), однако качественный тепловой контакт не получается, чему способствует отсутствие креплений (например, отверстий) на термомодуле.

Поэтому, тепловой контакт НЕПОСРЕДСТВЕННО жидкости с керамической (а значит — изолирующей!) пластиной обеспечивает несравнимо лучшие условия теплопередачи. Такую тепловую схему термоэлементов применяли в ядерных (радиоизотопных) космических аппаратах — для получения электроэнергии.

Но! Как учит партия, тела при нагревании терасширяются, а при охлаждении сужаются, то есть внутри термосборок возникают большие механические напряжения, которые отрывают ненадежно припаянные полупроводниковые элементы, рвут сами полупроводниковые «кристаллы», образуют микротрещины в керамических «сторонах» — одним словом, приводят к механическим разрушениям термоэлемента.

Сайт компании изготовителя термомодулей Пельтье TEC1-12706 (одного из?)

EVERREDtronics Ltd., производитель термомодулей и светодиодов; КНР.
Технические данные на продукцию.
everredtronics.com.

 
последние изменения статьи 02фев2015, 21мар2017

Модуль Пельтье. Особенности использования | Уголок радиолюбителя

Элемент Пельтье является полупроводниковым элементом, выполненным из двух керамических пластин, между которыми находится слой полупроводника. Наиболее интересным его свойством является возможность транспортировки тепла с „горячей” стороны на „холодную”  сторону. Благодаря этому модуль Пельтье прекрасно подходит для охлаждения объектов.

Модуль Пельтье. Особенности использования

В качестве элемента охлаждения, элементы Пельтье часто применяются в устройствах, где необходимо получение высокой тепловой мощности, и обеспечить устойчивость к  факторам, возникающих в рабочей среде.

Важной особенностью модуля Пельтье является возможность точной регулировки количества транспортируемой энергии, которая зависит от силы тока, проходящего через термоэлемент, что позволяет точно выставить температуру охлаждения объекта.

С помощью элементов Пельтье можно охлаждать электронные компоненты в плотно закрытом корпусе, при высокой температуре окружающей среды и в неблагоприятных условиях работы.

Из-за высокой цены (если сравнивать с кулером), модуль Пельтье, в первую очередь, применяется для специального оборудования, в телекоммуникационных системах, в научно-медицинском оборудовании, и военной техники.

Что касается применения модуля Пельтье в бытовой сфере, то его можно найти в климатических камерах, в компьютерах и графических карт, в переносных холодильниках, в оборудовании для охлаждения напитков и коктейлей  и т. д.

Эффективность охлаждения с помощью элементов Пельтье может быть легко увеличена посредством подключения друг к другу двух или более звеньев сторонами: „горячую” одного модуля к „холодной” следующего. В зависимости от количества соединенных таким образом элементов, можно получать все более низкие температуры.

К сожалению, удобство применения элементов Пельтье   ограничивается высокими затратами на приобретение и эксплуатацию. Выработка холода требует обеспечения модулю значительной мощности питания, что при низком напряжении (как правило, порядка 12…24 в) приводит к повышению тока  и это является большой проблемой, не только из-за способа питания, но также из-за выделяемого тепла, которое увеличивается пропорционально квадрату тока.

Паяльный фен YIHUA 8858

Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…

Поэтому часто элементы Пельтье выполнены в виде нескольких отдельных звеньев, соединенных каскадно, что позволяет достичь желаемой эффективности отвода тепла без повышения напряжения питания.

Из-за высокой плотности тепловой энергии, модули Пельтье, как правило, используются вместе с радиаторами, термопастой и дополнительной системой принудительного охлаждения в виде вентилятора или жидкостного охлаждения.

Термогенератор элемент пельтье SP1848-27145 120C 40*40мм

Описание

Термоэлектрический генератор SP1848-27145. Термоэлектрический генератор SP1848-27145 — модуль на эффекте Зеебека для генерации электричества, максимальная мощность 3.4W, максимальное напряжение 4.8V, максимальный ток 669mA, термогенератор электрической энергии Пельтье — Зеебека 9448A. 

Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока. В англоязычной литературе элементы Пельтье обозначаются TEC (от англ. Thermoelectric Cooler — термоэлектрический охладитель). Эффект, обратный эффекту Пельтье, называется эффектом Зеебека.

Термогенераторный модуль на эффекте Зеебека. Эффект Зеебека — явление возникновения ЭДС в замкнутой электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах. Эффект Зеебека также иногда называют просто термоэлектрическим эффектом.

Термоэлемент Пельтье – Зеебека, как термоэлектрический генератор. Для получения электричества необходимо одну сторону термоэлемента охладить, а другую нагреть. При разнице температур между холодной и горячей сторонами термоэлемента, возникает разница электрических потенциалов – появляется + и -. Чем больше разница этих температур, тем выше мощность термоэлектрического генератора. Для увеличения выходного напряжения от термоэлемента его можно подключить к повышающему преобразователю напряжения. Термоэлемент Пельтье – Зеебека, как холодильник – нагреватель.

Что бы получить тепло или холод, к выводам термоэлемента необходимо подключить источник электроэнергии: батарейки — элементы питания — аккумуляторы, ветрогенератор — солнечная батарея, механическое зарядное устройство динамо-машина, сетевой блок питания. При протекании электрического тока через термоэлемент, одна сторона будет нагреваться, другая сторона охладиться вплоть до минусовой температуры. Чем больше ток, тем выше разница этих температур, конечно в определенных пределах. При смене полярности питающего напряжения, так же меняются местами горячая и холодная сторона.

Термоэлектрический генератор SP1848-27145 представляет собой керамическую плоскую пластину с размерами 40 на 40 и толщиной 4 мм. Между керамическими пластинами термогенератора расположены последовательно соединенные полупроводниковые элементы n и p типов. Корпус модуля термогенератора герметичен, поверхность керамики отшлифована, тем не менее, применение теплопроводной пасты обязательно. К выводам термоэлемента припаяны черный (-) и красный (+) провода.

Для улучшенного теплообмена на горячей, нагреваемой стороне термоэлектрического генератора SP1848-27145 можно приклеить двухсторонний скотч 3M 9448A. При сборке генератора электроэнергии, модуль SP1848-27145 необходимо расположить таким образом, что бы его сторона покрытая двухсторонним скотчем 3M 9448A нагревалась, а белая, холодная сторона остужалась.

Так же при изготовлении в домашних условиях термоэлектрического генератора SP1848, необходимо нанести теплопроводную пасту на белую, холодную сторону. Модуль термоэлектрического генератора SP1848-27145 используется для сборки своими руками в домашних условиях как стационарных, так и мобильных генераторов электрической энергии. Мобильный элемент для генерации электричества SP1848-27145, позволяет зарядить батарею мобильного устройства в экстренных ситуациях, когда нет доступа к розетке электрической сети.

Максимальное напряжение: DC 4.8V 

Максимальный ток: 669mA

Максимальная производительность: 3.4W

Вид модуля: однокаскадный 

Рабочая температура: 150?

Размеры модуля: 40 x 40 х 4мм

характеристики, принцип работы и применение

Современный человек не представляет свою жизнь без холодильника. В нем мы храним различные продукты, медикаменты, косметику и т.д. Однако обычный холодильник нельзя взять с собой в путешествие. Для этой цели можно использовать специальную сумку с термоэлементом Пельтье.

Описание и сфера применения

Термоэлемент Пельтье – это специальное охлаждающее устройство, принцип действия которого основан на одноименном эффекте. Своим названием он обязан первооткрывателю Жану Шарлю Пельтье.

Суть эффекта заключается в том, что контакт разных проводников способствует выделению или поглощению тепла. Объясняется это следующим образом: контактная разность потенциалов заставляет электроны замедлять или ускорять свое движение. Соответственно, это приводит к выделению или поглощению тепловой энергии.

Элементы Пельтье нашли широкое применение в системе охлаждения. Они используются в автомобильных холодильниках, настольных охладителях, кулерах для воды и даже в процессорах компьютеров.

Технические характеристики

Как и все электронные устройства, элементы Пельтье имеют ряд технических характеристик, которые позволяют выбрать наиболее подходящий прибор. При покупке устройства необходимо обратить внимание на следующие показатели:

  • холодопроизводительность;
  • максимальный температурный перепад между сторонами элемента;
  • допустимую силу тока;
  • максимальное напряжение;
  • внутреннее сопротивление резистора;
  • коэффициент эффективности.

Все эти данные можно получить у производителя или найти в техническом паспорте устройства. Показатели следует подбирать в зависимости от цели, для которой приобретается прибор.

Внутреннее устройство и принцип работы

Элемент Пельтье представляет собой небольшой модуль, состоящий из двух пластин изоляторов, изготовленных из керамики. Между ними располагаются последовательно соединенные термопары. Соединение осуществляется с помощью медных шин. Количество термопар зависит от назначения устройства. Некоторые приборы могут иметь только одну пару, другие – несколько сотен.

Каждая термопара состоит из полупроводников р – типа и n – типа. Одна часть модуля контактирует с p-n парой, другая – с n-p. Сторона с p-n контактами нагревается, а противоположная, соответственно, охлаждается.

Расшифровка маркировок

Все термомодули имеют специальную маркировку, содержащую несколько букв и цифр. Данное обозначение легко расшифровывается:

  • первые две буквы всегда одинаковы – TE, они указывают на то, что это термоэлемент;
  • следующая буква обозначает размер: C – стандартный и S – маленький;
  • цифра, стоящая перед дефисом, показывает, сколько слоев в данном модуле;
  • первые три цифры после дефиса обозначают количество термопар;
  • последние две цифры несут информацию о величине номинального тока в Амперах.

Рассмотрим расшифровку на конкретном примере. На фото представлен термоэлемент стандартного размера с одним каскадом (слоем). Устройство имеет 127 термопар. А величина номинального тока равна 6 Амперам.

Плюсы и минусы устройства

Элемент Пельтье – это уникальное устройство, имеющее массу преимуществ. Среди них можно выделить следующие:

  • отсутствие движущихся деталей, жидкостей и газов;
  • бесшумная работа;
  • небольшие размеры;
  • возможность выполнения двух функций: нагревание и охлаждение.

Однако прибор имеет достаточное количество недостатков, из-за которых его нельзя использовать вместо обычного холодильника. Основными недостатками термоэлемета являются:

  • низкий КПД (прибор способен понизить температуру лишь на несколько градусов относительно окружающей среды);
  • отсутствие возможности работы без постоянного источника питания;
  • ограниченное число циклов запуск-отключение;
  • постепенное включение и отключение.

Элемент Пельтье используется во многих современных приборах, предназначенных для регулировки температуры. Устройство одновременно греется и охлаждается с разных сторон. Данный термоэлемент чаще всего используется в переносных или автомобильных холодильниках.

Прямое электронное измерение охлаждения и нагрева Пельтье в графене

Для лучшего понимания данных мы вычисляем Π gr из независимых измерений переноса заряда, а затем используем простой тепловой баланс для описания температурной модуляции Δ T при соединение графен-металл. Мы связываем Δ T со скоростью нагрева и охлаждения Пельтье через,

с R th тепловое сопротивление, воспринимаемое источником тепла Пельтье на стыке, определяемое переносом тепла через графеновый канал и Au-электрод, плюс отвод тепла к кремниевой подложке через изолятор SiO 2 .Как и в графене, в теплопроводности κ gr преобладают фононы 6,7 , R th является постоянным масштабным параметром, не зависящим от V g . Напротив, Π gr доминирует в форме линии отклика. Для вычисления Π gr воспользуемся полуклассическим соотношением Мотта 22 вместе с плотностью состояний для СР графена, F ) 2 , для получения термоЭДС 14 .С учетом второго соотношения Томсона это приводит к:

с k B постоянная Больцмана, e заряд электрона, приведенная постоянная Планка, v F скорость Ферми емкость на единицу площади, где t ox толщина SiO 2 , а также диэлектрическая проницаемость в свободном пространстве и относительная диэлектрическая проницаемость, соответственно, и G измеренная зарядовая проводимость по кривой Дирака.

На рис. 4а сравнивается форма линии Δ T , рассчитанная с помощью уравнений (1) и (2), с измерением Пельтье на рис. 3, где мы подгоняем параметр теплового сопротивления R th со значением, прямое сравнение на больших V g . Хорошее согласие между ними отклоняется только вблизи пика в дырочном режиме. Это связано с тем, что эффект Пельтье исследует локальную плотность состояний на границе графен-металл. Следовательно, она гораздо более чувствительна к легированию из контакта, чем кривая Дирака (показана на вставке) графеновой области между контактами, которая показывает лишь небольшую электронно-дырочную асимметрию 23 .Это наблюдение согласуется с нашей предыдущей работой по нелинейному обнаружению спиновых токов в графене 24 , где мы наблюдали аналогичную модуляцию формы линии термоэлектрического отклика из-за контактного легирования.

На рис. 4b показаны измерения охлаждения и нагрева элементов Пельтье в графеновом устройстве BL. Наблюдался характерный переход от нагрева в дырочном режиме к охлаждению в электронном режиме с температурной модуляцией ∼15 мК. Переход, расположенный при В g ≈−25 В, коррелирует с наблюдаемой точкой нейтральности заряда при В D = −20 В в переносе заряда (см. вставку).Немонотонное поведение сигнала Пельтье видно для электронного режима, но параболическая дисперсия в BL-графене приводит к более широкой кривой Пельтье, чем в SL-графене. Применим тот же подход, что и ранее, для оценки температуры на границе ПС графен–металл. Здесь мы используем плотность состояний BL графена, ν ( E )=2 m /( πℏ 2 ), вместе с квазиклассическим соотношением Мотта, что приводит к:

с m ≈0.05 m e , где m e — масса свободного электрона 10 . Смоделированная форма линии, показанная на рис. 4b, снова масштабируется путем подбора параметра теплового сопротивления R th . Мы наблюдали общее соответствие между данными и моделью, при этом более низкий сигнал Пельтье в дырочном режиме согласовывался с более широкой кривой Дирака.

Количественное понимание требует оценки величины теплового сопротивления R th .Учитывая геометрию устройств, это обычно включает подробные численные тепловые модели. Чтобы дать физическое понимание, мы используем простую одномерную модель теплового потока вдоль графена с несохраняющимся тепловым потоком, когда он уходит через изолятор SiO 2 в подложку Si, действующую как тепловой резервуар (рис. 5а). ). Здесь вводится понятие длины теплопередачи L tt , определяемой как среднее расстояние тепловых потоков по графеновому каналу (рис.5б). Он дается 25 , с κ гр ( κ ox ) теплопроводность и T гр ( T ec ) Толщина графена (SiO 2 ). Учитывая теплопроводность κ гр =600 Вт м −1  K −1 для графена SL, нанесенного на подложку Si/SiO 2 26 , которая снижена из-за собственного значения подложки связь, оцениваем L tt ≈320 нм.Небольшое значение указывает на то, что температурная модуляция из-за эффекта Пельтье распространяется в боковом направлении на небольшом расстоянии от контакта. При такой характерной длине легко оценить термическое сопротивление теплотранспортного канала по аналогии с исследованием спинового сопротивления 24 (см. Методы). Оценка R th ≈1 × 10 5  K W −1 из одномерного описания служит верхним пределом теплового сопротивления в соответствии с нижним на порядок масштабным параметром R th ≈1 × 10 4  K W −1 используется для подгонки смоделированных кривых на рис.4.

Рис. 5: Температурный профиль и измерение без спая.

( a ) Схематическое поперечное сечение переноса тепла за счет эффекта Пельтье (не в масштабе). ( b ) Температурный профиль в графене с характерной длиной L tt упомянутой в тексте. ( c ) Измерение Пельтье в графене SL для термопары, контактирующей с соединением графен-металл, где индуцируется эффект Пельтье (черные кружки), и для термопары на соседнем контакте на расстоянии 280  нм от соединения (красные треугольники).

Наконец, мы упомянем два других теста, которые проливают дополнительный свет на Пельтье-происхождение сигнала. Во-первых, на рис. 5в сравнивается измерение температуры на переходе Пельтье в SL-графене с новым измерением, в котором мы исследовали другую термопару в соседнем контакте, разделенном расстоянием L =280 нм. Таким образом, мы можем подтвердить оценку L tt , так как новое измерение должно быть меньше на коэффициент . Результат на рис. 5б согласуется с этой оценкой.Второй тест состоял из повторения измерения, показанного на рис. 3, при 77 K, где мы ожидаем, что в температурной зависимости преобладает масштабирование коэффициента Пельтье, Π gr T 2 . В результате сигнал на порядок ниже (дополнительный рис. 3 и дополнительное примечание 3) дополнительно подтверждает термоэлектрическое происхождение отклика.

Прямое измерение эффекта Пельтье предлагает дополнительный подход к изучению наноразмерного термоэлектрического переноса в графене и связанных с ним двумерных материалах.Помимо обеспечения дополнительного контроля в электронном управлении теплом в наномасштабе 5,6,7 , количественная оценка эффекта Пельтье полезна для изучения фундаментальных термодинамических соотношений. В частности, нелокальные измерения, включающие тепловые, спиновые и долинные степени свободы 24, 27, 28, 29, 30 , игнорировали возможность линейного вклада Пельтье, который всегда будет присутствовать, даже без внешнего магнитного поля.

Калибровочная модель для экранированных психрометров с термопарами Пельтье

Калибровочная модель для экранированных психрометров с термопарами Пельтье | Поиск по дереву Перейти к основному содержанию

.gov означает, что это официально.
Веб-сайты федерального правительства часто заканчиваются на .gov или .mil. Прежде чем делиться конфиденциальной информацией, убедитесь, что вы находитесь на сайте федерального правительства.

Сайт защищен.
https:// гарантирует, что вы подключаетесь к официальному веб-сайту и что любая предоставленная вами информация зашифрована и защищена.

Первичная(ые) станция(и):

Исследовательская станция Скалистых гор

Исторические станции:

Экспериментальная станция Межгорного леса

Источник:

Рез.Пап. ИНТ-293. Огден, Юта: США. Департамент сельского хозяйства, Лесная служба, Межгорная лесная и пастбищная опытная станция. 155 стр.

Описание

Была разработана калибровочная модель для психрометров с термопарой Пельтье с экраном, применимая к водному потенциалу в диапазоне от 0 до -80 бар, в диапазоне температур от 0° до 40° C и для времени охлаждения от 15 до 60 секунд.Кроме того, модель корректирует влияние температурных градиентов на смещения нуля от -60 до +60 микровольт. Обсуждаются полные детали разработки модели, а также теория термопарных психрометров и методы калибровки и очистки. Также предоставляется информация для компьютерного программирования и табличные сводки характеристик моделей.

Цитата

Браун, Рэй В.; Бартос, Дейл Л.1982. Калибровочная модель для психрометров с термопарой Пельтье с экраном. Рез. Пап. ИНТ-293. Огден, Юта: США. Департамент сельского хозяйства, Лесная служба, Межгорная лесная и пастбищная опытная станция. 155 стр.

Процитировано

Примечания к публикации

  • Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и приложить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
  • Эта статья была написана и подготовлена ​​служащими правительства США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.

https://www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/31297

Что такое эффект Пельтье в термопаре? – Richardvigilantebooks.com

Что такое эффект Пельтье в термопаре?

Эффект Пельтье — это явление, при котором разность потенциалов, приложенная к термопаре, вызывает разницу температур между соединениями различных материалов в термопаре.Этот эффект противоположен эффекту Зеебека (названному в честь ученого, открывшего его в 1821 году).

Что такое PDF с эффектом Пельтье?

Эффект Пельтье соответствует отводу или поглощению тепла, происходящему при контакте двух различных проводящих сред, когда через этот контакт протекает постоянный электрический ток.

Как работает эффект Пельтье?

Эффект Пельтье Эффект создает разницу температур за счет передачи тепла между двумя электрическими соединениями.На соединенные проводники подается напряжение для создания электрического тока. Когда ток протекает через места соединения двух проводников, в одном соединении отводится тепло и происходит охлаждение.

Что такое формула эффекта Пельтье?

Термоэлектрические характеристики материала при заданной абсолютной температуре T характеризуются безразмерной добротностью ZT=σS2T/λ, где S, σ и λ относятся к коэффициенту Зеебека, а также к электрической и теплопроводности материала. , соответственно.

Каковы преимущества термопары?

Ниже приведены некоторые преимущества термопары.

  • Термопара дешевле RTD.
  • Имеет широкий температурный диапазон.
  • Имеет хорошую воспроизводимость.
  • Диапазон температур от 270 до 2700 градусов Цельсия.
  • Имеет прочную конструкцию.
  • Не требуется мостовая схема.
  • Обладает хорошей точностью.

В чем разница между эффектом Зеебека и эффектом Пельтье?

Эффект Зеебека возникает, когда между термопарами возникает электричество, когда концы подвергаются разнице температур между ними.Эффект Пельтье возникает, когда между переходами создается разность температур за счет приложения разности напряжений на клеммах.

Кто открыл эффект Пельтье?

Жан Шарль Атанас Пельтье
Эффект Пельтье В 1834 году французский часовщик и физик по совместительству Жан Шарль Атанас Пельтье обнаружил, что электрический ток вызывает нагревание или охлаждение на стыке двух разнородных металлов.

Где используется эффект Пельтье?

Товары народного потребления.Элементы Пельтье широко используются в потребительских товарах. Например, они используются в кемпинге, портативных холодильниках, охлаждающих электронных компонентах и ​​небольших инструментах. Их также можно использовать для извлечения воды из воздуха в осушителях.

Каковы преимущества и недостатки термопары?

RTD Преимущества и недостатки

Датчик Преимущества Недостатки
Термопара Простой Недорогой Большой выбор Большой диапазон температур Прочный «С автономным питанием» Нелинейный Низкое напряжение Требуется ссылка Менее стабильный
РДТ Более стабильный Более точный Более линейный Дорогой Требуется источник тока Небольшой Самонагрев Малое базовое сопротивление

Как эффект Пельтье связан с термоэлектрическим охлаждением?

Эффект Пельтье и термоэлектрическое охлаждение.Эффект Пельтье — это явление, при котором разность потенциалов, приложенная к термопаре, вызывает разницу температур между соединениями различных материалов в термопаре. Этот эффект противоположен эффекту Зеебека (названному в честь…

Чем эффект Пельтье похож на эффект Зеебека?

Эффект Пельтье — явление, обратное эффекту Зеебека; электрический ток, протекающий через соединение, соединяющее два материала, будет излучать или поглощать тепло в единицу времени на соединении, чтобы уравновесить разницу в химическом потенциале двух материалов.

Какое сочетание материалов является наиболее распространенным в термопарах элементов Пельтье?

Наиболее распространенной комбинацией материалов в термопарах элементов Пельтье (ТЭП) являются два полупроводника висмут и теллурид. Как правило, ТЭП представляет собой массив кубов или гранул из полупроводников, каждый из которых контактирует с радиаторами на горячей и холодной стороне элемента Пельтье.

Какая разница температур между радиатором и датчиком Пельтье?

Однако наибольшая разница температур между радиатором и холодной областью для устройства Пельтье составляет порядка 50°C.Обычно элементы Pelier используются для охлаждения компонентов компьютера, особенно ЦП.

Контроллер Плетье | ДайтронПауэр

Идеально подходит для высокоскоростного контроля температуры модуля Пельтье Контроллер Пельтье мощностью 25 Вт предназначен для комбинированных модулей Пельтье,
который есть блок питания и контроллер.

Преимущество
•  Возможность автоматической настройки и цифрового ПИД-регулятора.
• Настройка температуры: локальная настройка (переключатель с ключом на передней панели) или удаленная настройка (компьютер)

Технические характеристики
• Диапазон настройки температуры: от -50 до 100
• Точность контроля температуры: 0,2
. Функция ограничения тока: обогрев/охлаждение можно настроить индивидуально
• Определение температуры элемента (Пельтье):
. Три типа термистора (T) / платинового термометра (P) / термопары (C)
•  T: Термистор (10k/25) Постоянная B 2800-4000 может быть установлена ​​
• P: Платиновый термометр Pt100
• CK: термопара ТИПА K
• CJ: термопара ТИПА J
• CT: термопара ТИПА T
•  CE: термопара ТИПА E
. • CN: Термопара ТИПА N
•  Выходной ток – напряжение: два типа 10–4 В и 5 – 10 В (25 Вт)
. •  Обнаружение ошибки:  Пельтье/сенсор: (РАЗОМКНУТ или КЗ)
. Отключите питание термомодуля и отобразите код ошибки.

Контроллер Пельтье 50/100 Вт

Идеально подходит для высокоскоростного контроля температуры модуля Пельтье
Контроллер Пельтье мощностью 50 Вт/100 Вт предназначен для комбинированных модулей Пельтье, состоящих из блока питания и контроллера.

Преимущество
•  Возможность автоматической настройки и цифрового ПИД-регулятора.
• Настройка температуры: локальная настройка (переключатель с ключом на передней панели) или удаленная настройка (компьютер)

Технические характеристики
• Диапазон настройки температуры: от -50 до 100
• Точность контроля температуры: 0.2
Функция ограничения тока: обогрев/охлаждение можно настроить индивидуально
• Определение температуры элемента (Пельтье):
. Три типа термистора (T) / платинового термометра (P) / термопары (C)
•  T: Термистор (10k/25) Постоянная B 2800-4000 может быть установлена ​​
• P: Платиновый термометр Pt100
• CK: термопара ТИПА K
• CJ: термопара ТИПА J
• CT: термопара ТИПА T
•  CE: термопара ТИПА E
. • CN: Термопара TYPE N @
•  Выходной ток – напряжение: два типа 10–4 В и 5 – 10 В (50 Вт)
. • Два типа 10A–10В и 5A–20В (100Вт)
•  Обнаружение ошибки:  Пельтье/сенсор: (РАЗОМКНУТ или КЗ)
. Отключите питание термомодуля и отобразите код ошибки.


Компактный и большой емкости
Контроллер Пельтье мощностью 300 Вт предназначен для комбинированных модулей Пельтье, состоящих из блока питания и контроллера.

Преимущество
•  Возможность автоматической настройки и цифрового ПИД-регулятора.
• Настройка температуры: локальная настройка (переключатель с ключом на передней панели) или удаленная настройка (компьютер).

Технические характеристики
• Диапазон настройки температуры: от -50 до 100
• Точность контроля температуры: 0.2
Функция ограничения тока: обогрев/охлаждение можно настроить индивидуально
• Определение температуры элемента (Пельтье):
. Два типа термистора (T) / платинового термометра (P)
•  T: Термистор (10k/25) Постоянная B 2800-4000 может быть установлена ​​
• P: Платиновый термометр Pt100
•  Выходной ток — напряжение: два типа 6A–50 В и 12A–25 В
. •  Обнаружение ошибки:  Пельтье/сенсор: (РАЗОМКНУТ или КЗ)
. Отключите питание термомодуля и отобразите код ошибки.


• Сбор данных доступен через порт R232C и RS422 в качестве функции связи, которой можно легко управлять с ПК.
До 10 устройств DPC-100 могут управляться одним ПК через порт RS422.

В случае подключения ПК к контроллеру с одним датчиком Пельтье.


В случае соединения между ПК и несколькими (до 10 шт.) контроллерами Пельтье
Кабель [email protected] RS-232C от ПК к DTR-240
Кабель [email protected] RS422S
Кабель [email protected] Многоточечный кабель
DTR-240 Преобразователь RS-232C/RS422

AHP-5400CPV Самая большая термоэлектрическая плита с охлаждением/нагревом, охлаждающая плита Пельтье

охлаженная воздухом термоэлектрическая холодная плита для лаборатории

  • Тип: Настольный, лабораторный
    Напряжение: 240 В переменного тока
    Ток: 12 AMPS
    Рабочая температура: 0/+50 °C

    Рейтинг производительности:
    Мощность охлаждения: 1100 Вт

    Включает:
    • Прецизионно обработанная охлаждающая поверхность из анодированного алюминия
    (площадь поверхности ~ 5175 см2, плоская в пределах +/- .005 см)
    (~ 802 дюйма2 [5,5 фута2] поверхность, плоская в пределах +/- 0,002 дюйма)
    • Встроенный источник питания
    • Встроенный ШИМ-регулятор температуры
    • USB-порты связи
    • Дистанционная чувствительность

    Характеристики контроллера:
    • Встроенный «настраиваемый» ШИМ-регулятор температуры
    • ШИМ, двунаправленный температурный контроль
    • Ручная установка или автонастройка на заданное значение для достижения наилучших значений ПИД-регулятора
    • 4 программируемые температурные зоны с 4 независимыми настройками ПИД-регулятора
    • Многосегментные программы линейного изменения/выдержки с циклами
    • Внутренний (4) массив датчиков RTD и центральный RTD, встроенный в охлаждающую пластину
    • Remote Sensibility™, переключаемый на внешний дополнительный датчик RTD
    • USB-связь с простым в использовании программным обеспечением
    • Labview Имеются примеры VI

  • Нажмите на номера деталей, чтобы запросить быструю цитату:
    150349 -5 /
    Номер модели Номер детали Поверхность холодной пластины Напряжение
    VAC (VDC)
    Ток
    AMPS
    холодная пластина
    .ДИАПАЗОН °C
    AHP-5400CPV 9-P5KB-1-0A0
    Гладкая поверхность 240 12
    AHP-5400CPV 9-P5KB-1-TAP
    10-32 Схема отводов 240 12 -190 / +90
    AHP-5400CPV 9-P5KB-1-MET
    Метчик M5 240 12 -15 / +90 9035
  • Нажмите, чтобы открыть кривые производительности в формате PDF:
  • Нажмите, чтобы скачать: Руководства по продуктам, программное обеспечение:
  • Номер по каталогу Описание Для использования с охлаждающей плитой серии Чертеж/изображение
    C-5400 Прозрачная крышка
    Материал: прозрачный акрил
    Размер: 29″ X 29″ X 5″
    AHP-5400CPV
    CH-5400 Прозрачная крышка с шарниром
    Материал: прозрачный акрил
    Размер: 30″ X 29″ X 5″
    AHP-5400CPV
    Кольцо термопары Термопара типа «T»
    Длина 6 футов, для поверхностного монтажа
    , AHP-500CP, AHP-690CP, AHP-1200CP
    RTD-Ring Трехпроводной RTD, 100 Ом с разъемом
    Длина 6 футов, монтаж на поверхность
    LHP-150CP, LHP-300CP, LHP-800CP, LHP-1200CP, AHP-250CP, AHP-27 -400CP, AHP-500CP, AHP-690CP, AHP-1200CP
    Датчик RTD Трехпроводной датчик RTD, 100 Ом с разъемом
    Длина 6 футов, диаметр 1/8 дюйма
    LHP-150CP, LHP-300CP, LHP-800CP, LHP-1200CP, AHP-250CP, AHP-250CP -270CP, AHP-400CP, AHP-500CP, AHP-690CP, AHP-1200CP
  • Характеристики:
    • Охлаждение и обогрев (от -20 °C до 90 °C)
    • Поверхность охлаждающей пластины из анодированного алюминия с прецизионной механической обработкой
    (~ 5175 см2, плоская в пределах +/- .005 см)
    (поверхность ~ 802 дюймов2 [5,5 фут2], плоская в пределах +/- 0,002 дюйма)
    • Доступны резьбовые вставки из нержавеющей стали
    (стандартный или индивидуальный рисунок)
    • Легко очищаемый фартук из нержавеющей стали
    • Встроенный термометр сопротивления массив для усредненной пластины
    температура или использование только RTD в центре
    • Низкопрофильная конструкция с эргономичной наклонной передней панелью
    • Вентиляторы с ШИМ-управлением для более тихой работы
    • Диапазон рабочих температур окружающей среды (от 0 °C до 50 °C)
    • Настольный блок , площадь основания 35,7” X 30,3”
    • Практически не требует технического обслуживания
    • Внешний корпус из окрашенной эмалированной нержавеющей стали


    Ресурсы:

    Холодная тарелка Примечания

    Приложения

    Аксессуары

    Руководства

    Свяжитесь с нами

Измерение термоэлектрического эффекта

Термоэлектрический эффект можно использовать для преобразования разности температур в электрическое напряжение или для преобразования электрического напряжения в разность температур.И устройства, использующие термоэлектрический эффект, могут быть построены и сконфигурированы для производства тепла при подаче напряжения. Эффект отличается от резистивного (джоулевого) нагрева, хотя на практике оба эффекта могут присутствовать в одном и том же устройстве.

Термоэлектрический эффект также можно настроить для измерения изменения температуры или температуры близлежащего объекта. На направление нагрева и охлаждения влияет полярность приложенного напряжения. Следовательно, термоэлектрические устройства можно использовать в качестве регуляторов температуры.

Пожалуй, самым известным термоэлектрическим устройством является термопара. Он состоит из двух разнородных металлов (обычно проводов), таких как железо и медь, которые скручены вместе или сплавлены для создания соединения. Разница температур по обеим сторонам перехода создаст напряжение и, следовательно, протекание тока. Типичным применением является активация аварийного сигнала, например, если пламя в газовой печи погасло или если погасло пилотное пламя. Устройство не требует внешнего питания и будет работать до тех пор, пока цепь термопары, включая соединение, остается неповрежденной.

Тем не менее, термоэлектрический эффект, привлекающий наибольшее внимание в наши дни, — это эффект Пельтье, при котором разница температур возникает в результате приложения внешнего напряжения. Тепло излучается с одной стороны соединения и поглощается с другой стороны. Соответственно, устройство можно использовать для обогрева или охлаждения. Эффект назван в честь Жана Шарля Пельтье, открывшего его в 1834 году. Часто его применяют в простом тепловом насосе, который используется для охлаждения датчиков в ПЗС-камерах.

В термоэлектрических материалах используется эффект Зеебека, описанный балтийским физиком Томасом Иоганном Зеебеком: напряжение возникает на двух сторонах соединения, состоящего из разнородных электропроводящих материалов, когда между ними существует разница температур.Отношение между напряжением и разностью температур называется коэффициентом Зеебека.

В разных материалах коэффициент Зеебека неодинаков. И пространственный градиент температуры может влиять на коэффициент Зеебека. Если ток проходит через этот градиент, возникает непрерывная версия эффекта Пельтье. Лорд Кельвин (Уильям Томсон) предсказал этот эффект и наблюдал его в 1851 году. В 1854 году работа Кельвина подразумевала, что эффекты Томсона, Пельтье и Зеебека являются феноменологически разными проявлениями коэффициента Зеебека.

Области интереса на кулере Пельтье, изображенные CUI Devices.

Эффективность преобразования энергии является важным параметром в модулях Пельтье. Посмотрите на спецификацию модуля Пельтье, и вы, вероятно, увидите, что количество тепла, которое должно быть передано через модуль Пельтье с холодной стороны на горячую, обозначается Q и указывается в ваттах. Этот параметр обычно представляет собой либо тепло, выделяемое охлаждаемым объектом, либо тепло, передаваемое в окружающую среду от горячего объекта.Таким образом, чтобы определить размер модуля Пельтье, вам необходимо знать Q. Для такого устройства, как силовой транзистор, Q — это просто мощность, с которой работает транзистор. (Также обратите внимание, что модули Пельтье не могут поглощать тепловую энергию. Они только передают ее и рассеивают на горячей стороне модуля.)

Кривые производительности модуля Пельтье включают параметры добротности, входного напряжения и ΔT.

Процесс определения размера модуля Пельтье аналогичен процессу определения размера радиатора. Сначала определите рассеиваемую тепловую мощность, обычно просто P = I C × V CE в случае силового транзистора.Если вы сомневаетесь, используйте максимально возможное значение для I C и предположите, что V CE составляет половину напряжения питания. Затем найдите максимальную рабочую температуру корпуса (T max ) для транзистора. Когда T max трудно оценить, частым приблизительным предположением является предположение, что T max = 100°C. Затем оцените максимальную температуру окружающей среды, T a, , часто принимаемую за 25°C.

Разность температур, указанная в спецификации модуля Пельтье (ΔT), измеряется на внешних поверхностях двух керамических пластин модуля.Также важно выяснить, есть ли разница температур между пластинами модуля Пельтье и T a . Некоторые свойства элементов Пельтье также меняются в зависимости от рабочей температуры, поэтому некоторые поставщики элементов Пельтье специфицируют свои устройства для более чем одной рабочей температуры.

Таким образом, важными параметрами для определения размера модуля Пельтье для охлаждения являются тепло, передаваемое через модуль, температура поперек модуля и температура горячей стороны модуля Пельтье (т. е. температура корпуса полупроводника).Также обратите внимание, что к противоположной (горячей) стороне модуля Пельтье прикреплен радиатор. Размер этого радиатора должен рассеивать как мощность, передаваемую через модуль Пельтье, так и мощность, рассеиваемую модулем Пельтье.

Модули Пельтье

управляются током подобно светодиодам, поэтому лучшим источником питания является управляемый источник тока. Модули Пельтье могут приводиться в действие источниками напряжения, но за счет точного контроля теплового потока и разницы температур в модуле.

В последние годы термоэлектрические материалы исследовались не только для использования в качестве твердотельного охлаждения, но и в качестве средства получения энергии из отработанного тепла. Для такого рода приложений важным становится безразмерный показатель качества, называемый ZT: ZT = S 2 sT/k, где S — коэффициент Зеебека, s — электропроводность термоэлектрического материала, T — абсолютная температура, а k – теплопроводность. Высокая эффективность преобразования требует высокого ZT, т.е.е., большие S и s, но низкие k.

ZT трудно измерить напрямую, но его можно рассчитать, используя измеренные значения S, s и k. S и s можно измерить напрямую. Температуру k ниже комнатной также можно измерить напрямую с помощью специальных приборов.

К сожалению, несколько проблем ограничивают использование модулей Пельтье в качестве термогенераторов. Во-первых, их типичная эффективность составляет всего около 5–8%. Современные устройства Пельтье используют высоколегированные полупроводниковые материалы, которые могут быть дорогими. Наконец, для выработки большого количества электроэнергии модулю Пельтье обычно требуется высокая температура.Сплавы на основе висмута и сурьмы, теллура или селена считаются низкотемпературными термоэлектриками, но им нравится работать при температурах выше 300°F. Термоэлектрики на основе свинцовых сплавов выдерживают температуры примерно до 1000°F, а кремний-германиевые термоэлектрики — до температур примерно 1800°F. Следовательно, термогенераторы Пельтье, как правило, находят применение только для маломощных удаленных приложений.

Но существует большой интерес к разработке термоэлектрических устройств, способных работать при более низких температурах и эффективно преобразовывать тепло в электричество.Исследования ведутся в двух основных областях: материалы, генерирующие электричество при более низких температурах, и конструкции устройств, преобразующие инфракрасное излучение горячих тел в электрический ток. Исследователи говорят, что задача сложная: улучшить ZT сложно, потому что улучшение одного из параметров приводит к тому, что один или несколько других идут в неправильном направлении. Следовательно, многие из стратегий улучшения ZT до сих пор работают только в узком диапазоне температур.

Эффекты Зеебека и Пельтье — Electrical e-Library.com

Эффекты Зеебека и Пельтье — это термоэлектрические явления, объясняющие работу термопар, датчиков температуры с двумя разными материалами.

Эффект Зеебека

Это явление было открыто в 1821 году немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Рассмотрим приведенную ниже схему с двумя различными металлами A и B. При нагревании одного из переходов T_{1} или T_{2} на клеммах V создается электродвижущая сила (разность потенциалов).

Термопара — это датчик температуры, использующий эффект Зеебека. При нагреве горячего спая на клеммах, соединенных с холодным спаем, возникает напряжение, прямо пропорциональное температуре. Однако генерируемое напряжение слишком мало, около микровольт/ºC. Из-за этого используется электронная схема усилителя, чтобы легче считывать сигнал и определять температуру.

Существует множество типов термопар, каждая из которых изготовлена ​​из различных сплавов, с изменением напряжения в зависимости от температуры и диапазона рабочих температур.Источник: Manual da Eletrônica.

Как разница температур между соединениями производит электрическую энергию? У каждого металла есть свободные электроны, они находятся на самой внешней орбите атома, при получении энергии преодолевают потенциальный барьер и покидают электросферу.

Эти электроны обладают тепловой энергией. Чем выше температура, тем выше колебания атомов и свободных электронов, следовательно, выше тепловая энергия. При разнице температур электроны концентрируются на более холодной стороне из-за увеличения вибрации электронов.

Материалы имеют разную электро- и теплопроводность. Одно и то же изменение температуры приведет к разным значениям напряжения для каждого металла. Следовательно, ток создается, когда цепь замкнута.

Феномен Пельтье

Этот термоэлектрический эффект противоположен эффекту Зеебека, случайно открытому в 1834 году французским физиком Жаном-Шарлем-Атанасом Пельтье. Он обнаружил, что при протекании электрического тока по цепи, состоящей из двух нитей: одной из меди, а другой из висмута, один спай нагревается, а другой охлаждается.

Как электрический ток создает разницу температур? Каждый металл имеет среднюю тепловую энергию электронов. Когда электроны в токе переходят от одного сплава к другому через соединение, они теряют или поглощают тепло. Какой переход будет нагреваться или охлаждаться, зависит от направления тока. Холодный спай поглощает тепло, а горячий спай излучает тепло.

Ячейка Пельтье Это ячейка Пельтье TEC1-12706.

В коммерческом элементе Пельтье используются полупроводники, потому что они лучше создают термоэлектрические эффекты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.