Пельтье элемент своими руками как сделать: как сделать в домашних условиях и практическое применение

Содержание

Как сделать термогенератор Пельтье своими руками

Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

Про этот преобразователь я уже писал. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.   

как сделать своими руками, видео

В английском языке термин упоминается как ТЕС — термоэлектрический охладитель. Элемент пельтье своими руками представляет собой температурно электрический преобразователь, который работает по принципу возникновения разницы температур в момент подачи электрического тока. Возможно ли собрать его самостоятельно и какое применение ему найти?

Элемент пельтье своими руками

Изготовить устройство в домашних условиях практически невозможно, тем более это не имеет особого смысла, учитывая его невысокую рыночную стоимость.

Но большинство умельцев все же предпочитает мастерить элемент пельтье своими руками, ссылаясь на ряд его достоинств:

  1. Компактность, удобство установки на самодельное электронное плато.
  2. Отсутствие движущихся деталей, что увеличивает сроки его эксплуатации.
  3. Возможность соединения нескольких элементов в каскадной схеме для снижения очень больших температур.

Тем не менее, пельтье своими руками имеет определенные недостатки: низкий коэффициент полезного действия (КПД), необходимость подачи высокого тока для получения заметного перепада температуры, сложность отведения тепловой энергии от охлаждаемой поверхности.

Рассмотрим на примере схем, как сделать пельтье своими руками:

  • Задействовать его в качестве детали термоэлектрического генератора, согласно рисунку подключения.
  • Собрать простой преобразователь на микросхеме ИМС L6920 (рисунок 1).
Рисунок 1. Элемент пельтье своими руками: универсальная схема

Далее стоит следовать простой инструкции, как сделать пельтье своими руками:

  1. Подать на вход получившегося преобразователя напряжение диапазоном 0.8-5.5В, чтобы иметь на выходе стабильные 5В.
  2. При использовании устройства обычного типа — поставить лимит температуры нагреваемой стороны в 150 градусов.
  3. Для калибровки — в качестве источника тепла использовать емкость с кипящей водой, которая точно не нагреется свыше 100 градусов.

Описание технологии и принцип действия

Способ работы термоэлектрического охладителя достаточно прост. Эффект пельтье своими руками основывается на контакте двух проводников тока, обладающих разным уровнем энергии электронов в зоне своей проводимости.

Рисунок 2. Принцип действия элемента

При подаче электротока через такую связь, электрон приобретает высокую энергию, позволяющую ему перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости второго полупроводника. Когда эта энергия поглощается, происходит остуживание места охлаждения проводников (рисунок 2).

При протекании процесса в обратном направлении — реакция приводит к нагреванию контактного места и обычному тепловому эффекту.

Посмотрев пельтье своими руками видео, можно сделать определенные выводы о принципе его действия:

  1. Величина подаваемого тока будет пропорциональной степени охлаждения — если с одной стороны модуля сделать хороший теплоотвод, при использовании радиаторных схем, его холодная сторона обеспечит максимально низкую температуру.
  2. При смене полярности тока — нагревающая и охлаждающая плоскости меняются метами.
  3. При контакте объекта с металлической поверхностью, он становится настолько мал, что его нельзя увидеть на фоне омического нагрева, других эффектов теплопроводности, поэтому на практике применяют два полупроводника.
  4. Благодаря разнообразному количеству термопар — от 1 до 100, можно добиться практически любого показателя холодильных мощностей.

Технические характеристики элемента пельтье

Компонент получил широкое применение в различных холодильных схемах.

Что неудивительно, так как пельтье своими руками имеет следующие технические характеристики:

  1. Способен достигнуть низких температур, что служит отличным решением для охлаждения электрических приборов и тех оборудования, подвергающегося нагреву.
  2. Прекрасно выполняет работу обычного куллера, что делает возможным его установку в современные звуковые и акустические системы.
  3. Абсолютно бесшумен — в процессе работы не издает никаких посторонних и интенсивных звуков.
  4. Обладает мощной теплоотдачей при сохранении нужной температуры на радиаторе достаточно продолжительное время.

Холодильник на элементах пельтье своими руками

Чтобы собрать холодильный агрегат вам понадобятся достаточное количество  электрических проводников и специальные инструменты (рисунок 3).

Холодильник на пельтье своими руками требует особого подхода к сборке и используемым материалам:

  1. Основой для платы должна служить прочная керамика;
  2. Для максимального температурного перепада надо подготовить не менее 20 связей;
  3. Правильные расчеты — залог увеличения коэффициента полезного действия на 70%;
  4. Наибольшую мощность используемому оборудованию даст фреон;
  5. Самодельный модуль устанавливается возле его испарителя, рядом с мотором;
  6. Монтаж производится стандартным набором инструментом с применением прокладок;
  7. Они необходимы для изолирования рабочей модели от пускового реле;
  8. Изоляция понадобится и для самой проводки, перед ее подключением к компрессору;
  9. Чтобы избежать короткого замыкания, сила предельного напряжения звонится тестером.
Рисунок 3. С помощью элемента пельтье можно легко собрать походный холодильник

Подобную схему можно применить для автомобильного охладителя. Автохолодильник пельтье своими руками собирается на керамической плате толщиной не менее, чем 1 миллиметр. В нем используются медные немодульные связи с пропускной способностью в 4А и применяются проводники с маркировкой «ПР20», подходящие для контактов разного типа. Для соединения устройства с конденсатором используют обычный паяльник.

Кондиционер пельтье своими руками

В данном случае, для изделия могут применяться только проводники типа «ПР12» (рисунок 4).

Кондиционер пельтье своими руками собирается только на них, так как они выдерживают аномальные температуры и выдают напряжение до 23В:

  1. Применяется в основном для охлаждения компьютерных видеокарт.
  2. Его сопротивление колеблется в пределах 3 Ом.
  3. Температурный перепад равен 10 градусам, а КПД — 65%.
  4. Для него требуется 14 медных проводничков.
  5. Для подключения задействуется немодульный переходник.
  6. Устройство монтируется рядом с встроенным кулером на видеокарте.
  7. Конструкция крепится металлическими уголками и обычными гайками.
Рисунок 4. Элемент используется и для создания портативных кондиционеров

Если во время работы кондиционера замечаются сильные посторонние шумы, другие нехарактерные звуки — он проверяется на работоспособность мультиметром.

Генератор пельтье своими руками

Самостоятельно собрать подобный прибор не так и сложно. Генератор пельтье своими руками имеет свои особенности: производительность собранного устройства поднимается на 10% за счет большего охлаждения мотора, но нагревать основные комплектующие до показателя свыше 200 градусов не рекомендуется. Прибор выдерживает максимальную нагрузку в 30А, а его сопротивление способно составлять 4Ом благодаря большему количеству проводников (рисунок 5).

Стоит помнить, что генератор на элементах пельтье своими руками:

  1. Имеет температурное отклонение в системе, примерно равное 13 градусам.
  2. В большинстве случаев сборки и разборки конструкции, статор им не мешает.
  3. Модуль крепится непосредственно к ротору, для чего нужно отсоединять центральный вал.
  4. Во избежание нагрева роторной обмотки от индуктора, следует использовать керамические пластины.
Рисунок 5. Элемент пельтье поможет создать походный генератор

Теплогенератор на пельтье своими руками собирается из двух пластин 10*10см, толщиной в 1мм, закрепленных термопастой, которые закрывают собой четыре искомых модуля. Поверх них ставится консервная банка или любая другая емкость для розжига огня, которая обеспечит 170-180 градусов. К нижней части одной из пластин прикрепляется при помощи винтов медный или алюминиевый радиатор. К нему присоединяется еще одна пластинка 20*12см, к которой крепится еще одна такая деталь. На нее устанавливается заводской кожух от аккумулятора, к которому припаивается разъем для зарядки смартфона.

Осушитель пельтье своими руками

В отличие от того же кондиционера, реализация этой идеи вполне себя оправдывает. Осушитель пельтье своими руками имеет простую конструкцию и низкую себестоимость, а его охлаждающий модуль понижает температуру радиатора ниже точки росы, что приводит к оседанию на нем влаги, содержащейся в воздухе, проходящем через прибор. Далее — осевшая вода отправляется в специальный накопитель (рисунок 6).

Несмотря на невысокий КПД, эффективность такого устройства можно назвать вполне удовлетворительной.

Осушитель воздуха своими руками пельтье:

  1. Подключается без проблем — на провода выходов подается постоянное напряжение, величина которого прописана в его даташит.
  2. Имеет стандартную полярность — красный проводок идет на плюс, черный — на минус, если их перепутать охлаждаемая и нагреваемая поверхности поменяются местами.
  3. Проверяется тактильно — при подключении к источнику напряжения одна сторона будет холодной, вторая — теплой.
  4. Если источника тока поблизости нет — подключаем щупы к выводам модуля и подносим зажженную спичку или зажигалку к одной из сторон, наблюдаем за показаниями прибора.
Рисунок 6. Схема сборки осушителя воздуха

Как подключить элементы пельтье на модуле

Если речь идет о простом регуляторе, сложностей в подключении при наличии схемы возникнуть не должно. Модуль пельтье своими руками состоит из двух металлических пластинок и проводки с контактами. Для ее установки готовят проводники «РР» и располагают их у основания. Для контроля за температурным режимом применяют на выходе полупроводники. Чтобы собрать все компоненты воедино используют паяльник средней мощности. В последнюю очередь подсоединяют два провода, по которым проходит электроток.

Модуль пельтье своими руками имеет следующие нюансы подключения:

  1. Первый токопроводящий провод монтируется у нижнего основания конструкции.
  2. Он фиксируется возле крайнего проводящего звена.
  3. При этом стоит избегать любых соприкосновений с металлической деталью.
  4. Далее крепится второй такой проводок в верхней части.
  5. Его фиксируют аналогично предыдущему.

Тестируем модуль пельтье, собранный своими руками

Учитывая простоту сборки, самостоятельно изготовить приспособление не сложно. Протестировать элемент пельтье своими руками из диодов, как и любой другой, тоже не представляет труда. Главное на начальных этапах использовать правильные материалы — подготовить две металлические пластины и проводку с нужными контактами, полупроводники с маркировкой «РР». Проверить все на исправность можно при помощи мультиметра или обычного тестера, при этом диоды должны светиться при подключении устройства к сети.

Как показывает пельтье своими руками видео, для теста необходимо:

  1. Перед пуском стоит устранить любые сторонние соприкосновения с металлической деталью и проверить надежность крепления проводов, качество пайки схем.
  2. Функциональность готового устройства, проверенного на предмет технических несоответствий, проверяется тестером.
  3. Прибору присоединяется два проводка и проверяется вольтаж — отклонения напряжения будут составлять примерно 23В.
  4. Если в результате, одна из сторон отдает тепло, а другая остается холодной, то ваша конструкция собрана верно.

Поделиться

Поделиться

Нравится

Класс!

Нравится

Твитнуть

Термогенератор Пельтье своими руками — * Выживание в мало-благоприятных Ситуациях * — LiveJournal

В продолжение темы о самодельных девайсах. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html На этот раз речь пойдёт о темрогенераторе на элементах Пельтье.

Элементы Пельтье это такие небольшие (обычно 4х4 см.) штуковины, состоящие из керамических пластин и биметалла между ними, посредством которого при нагревании одной стороны и охлаждении другой – вырабатывается электрический ток. Или наоборот, подавая ток, нагреваем одну сторону и охлаждаем другую. Данное свойство элементов Пельтье используют при изготовлении переносных холодильников, но меня в первую очередь больше интересует генераторная способность этих устройств.

Действительно, очень удобно. Нагреваешь одну сторону элемента, охлаждаешь другую – и получаешь достаточный ток и напряжение для зарядки, например, сотового или прочих электронных девайсов. А у меня вообще с электричеством напряг, часто не бывает, так что такая штука мне жизненно необходима..Нет, конечно, частично, проблему нехватки электричества могут решить солнечные батареи. Это, на данном этапе, я вообще считаю один из лучших источников альтернативной энергетики. Поэтому у меня есть и солнечная батарея (о которой расскажу позже), небольшой, но достаточной для меня мощности. Выдаёт она где-то 1 – 1,5 ампера при напряжении от 5 до 15 вольт.

Но солнце есть не всегда, поэтому термогенератор оказался нужнее. Да и вне цивилизации он необходим, а также выживальщики, я думаю, такими вещами интересуются.

Для создания термогенератора подойдут не всякие элементы Пельтье, а лишь те, которые держат температуру 300-400 градусов. Конечно, можно изготовить генератор и из обычных элементов, тех, что применяют в холодильниках, но лишь в порядке эксперимента. Ибо, чуть только перегреете – и элемент выйдет из строя. Приобрести высокотемпературные элементы можно у американцев или у китайцев. (Небольшое отступление про китайцев: читая мой блог, может сложиться неверное представлениея, что я плохо отношусь к Китаю или китайцам. Совсем наоборот, Китаем я восхищаюсь, что не мешает мне считать, что это самый вероятный наш противник. Опять же, немцы тоже когда-то были нашим врагом, да и французы, да и кто только не был. И что с того? Будет война – будем ненавидеть, но пока мир – мы друзья. Тем более, что всё в конце концов закончится, как ранее в случае с другими нациями. И таки станут, после всех войн, русские и китайцы – братьями навек. Аминь.)
Можно приобрести элементы и у соотечественников, но уж совсем по баснословной цене, а это не наш путь.

Итак мой термогенератор нагревается масляной (на обычном, самом дешевом, подсолнечном масле) горелкой.

Которая помещена вот в такой разборный корпус, состоящий из консервной банки, регулятора высоты горелки и самого элемента Пельтье.

Сама горелка тоже состоит из банки и угольного фитиля.

Изготовить такой фитиль можно по этой видеоинструкции.

источник http://www.youtube.com/watch?v=onVj37r0F_4

Лично я делаю такие фитили из углей от костра, продвинутые жители больших городов могут просто купить древесный уголь в магазине. Подобная горелка и сама по себе хороша, можно использовать как источник освещения, вместо свечек. Масло на её работу уходит мало, особо не чадит, может гореть сутками.

Вот это элемент Пельтье, сверху на него помещен радиатор от охлаждения компьютерного процессора, с вентилятором.

Это регулятор уровня огня горелки. Я его изготовил от убитого CD-rom_а. Его можно изготовить из чего угодно, лишь бы фантазия работала.

Элемент Пельтье (в данном варианте два-три элемента, друг на друге, всё смазано термопастой) у меня зажат между охлаждающим радиатором и нагревающим радиатором.

Пространство вокруг элемента я заполнил резиной (от каблуков ненужной обуви) и склеил всё это автомобильным термогерметиком.

Вентилятор для охлаждения изготовил из 3–х вольтового двигателя от того же неисправного CD-rom_а и лопастей штатного вентилятора от компьютерного кулера. Двигатель и вентилятор состыковал при помощи китайского суперклея и дискодержателя от всё того же CD-rom_а. В результате получился вентилятор охлаждения, который начинает работать от полутора вольт и жрёт совсем небольшой ток.

Для радиатора нагревания взял радиатор от кулера старого процессора.

Напряжение, порядка 6-8 вольт, у меня выходит на преобразователь, где уменьшается до нужных для девайсов пяти вольт.

Про этот преобразователь я уже писал. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

Вот и сам генератор в сборе. Кат только (в пределах минуты-две) вырабатываемое напряжение достигает полутора вольт, начинает крутиться вентилятор охлаждения, и холодная сторона элемента начинает охлаждаться. В рабочий режим генерации термогенератор выходит через несколько минут. От него можно питать светодиодные гирлянды и заряжать электронные девайсы. Мой генератор даёт порядка 400 миллиампер тока при 5 вольтах напряжения. Сила тока зависит от применяемого элемента. Если будет возможность, поставлю элементы получше.

Также данное устройство, если снять генераторную часть, можно использовать в качестве обычной горелки, для кипячения воды. Обычно я заполняю наполовину банку и она закипает через 10-15 минут.

Электростанция из кружки кипятка / Хабр

Как известно, электричество можно изготовить, используя электродинамические генераторы (паровые, ветряные или водные), солнечные фотоэлементы, а также преобразование разности температур двух разнородных проводников и полупроводников, работающее на эффекте Зеебека. Чаще, можно слышать про эффект Пельтье — разделение температур на разнородных спаянных проводниках и полупроводниках, что является обратным эффектом Зеебека.

Для анализа используем один такой элемент с маркировкой TEC1-12706.

Элемент рассчитан на номинальное напряжение 12В, максимальное несколько выше, но повышает риск порчи элемента и снижает его КПД. Элемент собран из 127 ячеек и рассчитан на максимальный ток 6 А. При подключении элемента к источнику напряжения, потребляемый ток составил около 2 А, а забираемая мощность от источника равна 24 Вт.

Для получении электроэнергии, следует одну пластину элемента нагревать, а вторую — охлаждать. В моем случае, для показанных цветов проводов, холодная сторона — с маркировкой, горячая — без маркировки. При смене полярности проводов, стороны тоже поменяются по своим свойствам.

Для охлаждения пластины используем радиатор в тающем льду, принимаем температуру холодной поверхности элемента Зеебека около 0 градусов.



Для нагрева пластины — поставим сверху кружку кипятка и примем температуру горячей части за 100 градусов. Дождемся стабилизации температуры на холодной стороне, которая составила 11 градусов.

При этом Полученное напряжение на клеммах элемента около 1.7 В (холостой ход).

На нагрузке 100 Ом напряжение уже составило 1.5 В.

Мощность выделяемая на резисторе равна 22.5 мВт. Подключим преобразователь Burst-Up 0.8 to 5 В к клеммам элемента Зеебека, а на выход преобразователя, мигающий светодиод.

Да, он мигает, диоду нужно совсем немного тока для работы (менее 10 мА).

Холостой ход на выходе Burst-Up преобразователя:

Теперь подключим фирменный PowerBank, способный аккумулировать, даже малые токи заряда. И он — заряжается!

Оценить ток заряда можно таким образом: КПД Burst-Up = 0.9, следовательно на PowerBank поступает около 20 мВт мощности. В повербанке стоит Step-Down преобразователь, для заряда Li-Ion аккумулятора с начальным напряжением 2.8 В и конечным 4.2 В, КПД преобразователя тоже примем за 0.9. Тогда, оставшаяся мощность составит 18 мВт. Зарядный ток аккумулятора будет находиться в пределах 4.3… 6.5 мА, т.е. около 5 мА.

Такая вот маломощная тепловая станция получилась. Не забываем, что данные числа получены при разности температур в 90 градусов, которая снижается, по мере охлаждения жидкости в чашке, а холодная жидкость, как известно, собирается на дне чашки.

Как компенсировать этот эффект читатель, наверное, уже догадался.

В заключение сравним энерговыход такого генератора и миниатюрной фотоэлектрической ячейки с размерами 52х9 мм, толщина, 0.2 мм, вес 0.24 грамма, U=0.5 В.

На эквиваленте солнечного излучения при оптимальном сопротивлении нагрузки в 1.5 Ом, ячейка выделяет 48 мВт мощности.

Что почти в 2 раза больше мощности, получаемой с элемента Зеебека в нашем эксперименте, однако в пасмурную погоду, можно смело считать выделяюмую мощность фотоэлементом меньше на порядок, т.е. всего 5 мВт. Тогда всего 4 солнечные ячейки 52х9 мм уже эквивалентны 1 Зеебеку в пасмурную погоду.

Самодельный кондиционер на элементах Пельтье

На чтение 2 мин Просмотров 1.5к.

Элемент Пельтье – преобразователь термоэлектрического типа. В нем использован эффект Пельтье, заключающийся в том, что проходящий ток приводит к разным температурам с разных сторон элемента.

В элементе Пельтье использованы две пластины из полупроводниковых материалов, различие которых в уровнях энергии электронов. Прохождение тока приводит к тому, что одна из них становится холоднее, а вторая нагревается.

Среди достоинств элементов Пельтье выделяют бесшумность работы (в них движущихся частей), отсутствие в конструкции жидкостей, газов. Но они имеют низкий КПД, что ограничивает их применение.

На базе элементов Пельтье изготавливают мини-холодильники для, например, автомобилей, в которых мало места для размещения обычных приборов. Они есть в конструкциях цифровых фотоаппаратов, инфракрасных спектров, диодных лазеров.

Используя элементы Пельтье, легко сделать самостоятельно кондиционер. Правда, применение их для этих целей довольно спорно из-за их большого энергопотребления, которое несопоставимо с количеством холода, которое при этом вырабатывается.

Но если вопрос не в энергосбережении, а в желании познакомиться с конструкцией и принципом работы элемента, возможности сделать полезную поделку, то можно приступать. Отправляются в радиомагазин и покупают элементы Пельтье в количестве 4…8 штук.

Возвратившись домой, определяют их «горячие» стороны и ими крепят на радиатор, который будет отводить тепло. Лучше если он алюминиевый и имеет большое количество ребер, которые увеличивают теплоотдачу. Посадку делают на термоклей, что улучшает теплопередачу.

Размещают полученное устройство в форточке окна установленным радиатором наружу. В таком положении он будет охлаждаться более холодным уличным воздухом.

«Холодную» сторону элементов Пельтье располагают в сторону комнаты, воздух в которой хотят охлаждать. Крепят к ней вентилятор, например, взятый из компьютера, где он охлаждает процессор. Размещают его так, чтобы комнатный воздух компрессором направлялся на пластину преобразователя.

Элементами Пельтье можно охладить воздух в помещении, но при этом будет расходоваться много электроэнергии. Дело в том, что в приборах почти половину ее расходуется впустую, преобразуясь в тепло, рассеивающееся в атмосфере.

Исходя из реальных возможностей элементов, выработка холода ими практически в два раза ниже, чем количество потребленной при этом энергии. Это и объясняет их ограниченное использование, так как у современных сплит-систем аналогичный показатель в три раза больше потребленной электроэнергии.

Охлаждающие элементы. Пельтье (элемент) своими руками как сделать

Многие слышали про «магические» элементы Пельтье — при прохождении тока через них одна сторона охлаждается, а другая — нагревается. Это работает и в обратную сторону — если одну сторону нагревать, а другую охлаждать — вырабатывается электричество. Эффект Пельтье известен с 1834 года, но и по сей день нас не перестают радовать инновационные продукты на его основе (нужно только помнить, что при генерации электричества, как и у солнечных батарей — есть точка максимальной мощности, и если работать далеко от неё — КПД генерации сильно снижается).

В последнее время китайцы поднажали, и заполонили интернеты своими относительно дешевыми модулями , так что эксперименты с ними уже не отнимают слишком много денег. Китайцы обещают максимальную разницу температуры между горячей и холодной стороной в 60-67 градусов. Хммм… А что если мы возьмем 5 элементов, подключим последовательно, тогда у нас должно получиться 20С-67*5 = -315 градусов! Но что-то мне подсказывает, что все не так просто…

Классические «китайские» элементы Пельтье — это 127 элементов, включенных последовательно, и припаянных к керамической «печатной плате» из Al2O3. Соответственно, если рабочее напряжение 12В — то на каждый элемент приходится всего по 94мВ. Бывают элементы и с другим количеством последовательных элементов, и соответственно другим напряжением (например 5В).

Нужно помнить, что элемент Пельтье — это не резистор, его сопротивление нелинейно, так что если мы прикладываем 12В — у нас может не получится 6 ампер (для 6-и амперного элемента) — ток может изменятся в зависимости от температуры (но не слишком сильно). Также при 5В (т.е. меньше номинала) ток будет не 2.5А, а меньше.

Кроме того, количество перенесенного тепла сильно зависит от разницы температуры между поверхностями. При разнице 60-67С — перенос тепла стремится к 0, а при нулевой разнице — 51 Ватт для 12*6 = 72-х Ваттного элемента. Очевидно, уже это не позволяет так просто соединять элементы в серию — нужно чтобы каждый следующий был по размерам меньше предыдущего, иначе самый холодный элемент будет пытаться отдать больше тепла (72Вт), чем элемент следующей ступени может пропустить через себя при желаемой разнице температур (1-51Вт).

Элементы пельтье собираются легкоплавким припоем с температурой плавления 138С — так что если элемент случайно останется без охлаждения и перегреется — то достаточно будет отпаяться одному из 127*2 контактов чтобы выкинуть элемент на свалку. Ну и элементы очень хрупкие — как керамика, так и сами охлаждающие элементы — я нечаянно разодрал 2 элемента «вдоль» из-за присохшей намертво термопасты:



Итак, маленький элемент — 5В*2А, большой — 12*9А. Кулер на тепловых трубках, температура комнатная. Результат: -19 градусов. Странно… 20-67-67 = -114, а получились жалкие -19…

Идея — вынести все на морозный воздух, но есть проблема — кулер на тепловых трубках хорошо охлаждает только если температура «горячей» и «холодной» стороны кулера лежит по разные стороны фазового перехода газ-жидкость наполнителя трубки. В нашем случае это означает, что кулер в принципе не способен охладить что-либо ниже +20С (т.к. ниже работают только тонкие стенки тепловых трубок). Придется возвращаться к истокам — к цельно-медной системе охлаждения. А чтобы ограниченная производительность кулера не сказывалась на измерениях — добавим килограммовую медную пластину — тепловой аккумулятор.


Результат шокирующий — те же -19 как с одной, так и с двумя стадиями. Температура окружающего воздуха — -10. Т.е. с нулевой нагрузкой мы еле-еле выжали жалкие 9 градусов разницы.

Оказалось, неподалеку от меня хладокомбинат #7, и я решил к ним заглянуть с картонной коробкой. Вернулся с 5-ю килограммами сухого льда (температура сублимации -78С). Опускаем медную конструкцию туда — подключаем ток — на 12В температура моментально начинает расти, при 5В — падает на 1 градус на секунду, и дальше быстро растет. Все надежды разбиты… Эффективность обычных китайских элементов Пельтье быстро падает при температуре ниже нуля. И если охладить банку колы еще можно с видимой эффективностью, то температуры ниже -20 добиться не удается. И проблема не в конкретных элементах — я пробовал элементы разных моделей от 3-х разных продавцов — поведение одно и то же. Похоже на криогенные стадии нужны элементы из других материалов (и возможно для каждой стадии нужен свой материал элемента).

Ну а с оставшимся сухим льдом можно поступить следующим образом:

PS. А если смешать сухой лед с изопропиловым спиртом — получится жидкий азот для «бедных» — в нем так же весело замораживаются и разбиваются цветы и проч. Вот только из-за того что спирт не кипит при контакте с кожей — получить обморожение существенно легче.

Впервые я столкнулся с элементами Пельтье (ЭП) несколько лет назад, когда разрабатывал устройство охлаждения воды в аквариуме. Сегодня ЭП стали еще более доступными, а сфера их применения существенно расширилась. К примеру, в охладителях воды , которые часто можно встретить в офисах, используются ЭП. Там они в форме квадрата 4×4 см (рис.2) с помощью специальной термопасты и стяжных винтов закреплены между радиатором охлаждения и корпусом водяного резервуара, “холодной” поверхностью к резервуару. Распространены и другие ЭП.

Рис. 2 Элемент Пельтье

Воснове работы элемента Пельтье лежит эффект, открытый французским часовщиком Жаном Пельтье. В1834 г. Пельтье обнаружил, что при протекании постоянного тока в цепи, состоящей из разнородных проводников, в местах контактов (спаях) проводников поглощается или выделяется тепло (в зависимости от направления тока). Степень проявления данного эффекта в значительной мере зависит от материалов выбранных проводников и пропорциональна проходящему току. Элемент Пельтье обратим. Если приложить к нему разность температур, в цепи потечет ток.

Классическая теория объясняет явление Пельтье тем, что электроны, переносимые током из одного металла в другой, ускоряются или замедляются под действием внутренней контактной разности потенциалов между металлами. В первом случае кинетическая энергия электронов увеличивается, а затем выделяется в виде тепла. Во втором случае кинетическая энергия электронов уменьшается, и эта убыль энергии пополняется за счет тепловых колебаний атомов второго проводника. В результате, происходит охлаждение.

Наиболее сильно эффект Пельтье наблюдается в случае исполь зования полупроводников (р- и n-типа проводимости). В зависимости от направления электрического тока через р-n-переходы вследствие взаимодействия зарядов, представленных электронами (n) и дырками (р), и их рекомбинации энергия либо поглощается, либо выделяется.

Рис. 3 Эффект Пельтье

Эффект Пельтье лежит в основе работы термоэлектрического модуля (ТЭМ). Единичным элементом ТЭМ является термопара, состоящая из одного проводника (ветки) p-типа и одного проводника n-типа. При последовательном соединении нескольких таких термопар теплота (Q c), поглощаемая на контакте типа n-р, выделяется на контакте типа p-n (Q h). В результате, происходит нагрев (Т h) или охлаждение (Т с) участка полупроводника, непосредственно примыкающего к р-п-переходу (рис.3), и возникает разность температур (AT=T h -T c) между его сторонами: одна пластина охлаждается, а другая нагревается. Традиционно сторона, к которой крепятся провода, горячая, и она изображается снизу.

Рис. 4

Термоэлектрический модуль представляет собой совокупность таких термопар (рис.4), обычно соединенных между собой последовательно по току и параллельно по потоку тепла. Термопары помещаются между двух керамических пластин (рис.5). Ветки напаиваются на медные проводящие площадки (шинки), которые крепятся к специальной теплопроводящей керамике, например, из оксида

Рис. 5 Термоэлектрический модуль Пельтье

алюминия. Количество термопар может варьироваться в широких пределах (от нескольких единиц до нескольких сотен), что позволяет создавать ТЭМ с холодильной мощностью от десятых долей ватта до сотен ватт. Наибольшей термоэлектрической эффективностью среди промышленно используемых материалов обладает теллурид висмута, в который для получения необходимого типа и параметров проводимости добавляют специальные присадки (селен и сурьму).

Рис. 6

Типичный модуль (рис.6) обеспечивает значительный температурный перепад, который составляет несколько десятков градусов. При соответствующем принудительном охлаждении нагревающейся поверхности вторая поверхность-холодильник позволяет достичь отрицательных значений температуры. Для увеличения разности температур возможно каскадное включение термоэлектрических модулей Пельтье (рис.7) при обеспечении их достаточного охлаждения. Устройства охлаждения на основе модулей Пельтье часто называют “активными холодильниками Пельтье” или просто “кулерами Пельтье”.

Рис. 7, каскадное включение термоэлектрических модулей Пельтье

Использование модулей Пельтье в активных кулерах делает их более эффективными по сравнению со стандартными кулерами на основе радиаторов и вентиляторов. Однако в процессе конструирования и использования кулеров с модулями Пельтье необходимо учитывать ряд специфических особенностей, вытекающих из конструкции модулей и их принципа работы.

Большое значение имеет мощность модуля Пельтье, которая, как правило, зависит от его размеров. Модуль малой мощности не обеспечит необходимого охлаждения, что может привести к нарушению работы защищаемого элемента вследствие его перегрева. Однако применение модулей слишком большой мощности может вызвать понижение температуры охлаждающего радиатора до

Рис. 8, активный кулер, на основе полупроводникового модуля Пельтье

уровня конденсации влаги из воздуха, что опасно для электронных устройств. Модули Пельтье в процессе работы выделяют сравнительно большое количество тепла. По этой причине следует применять в составе кулера мощный вентилятор. На рис.8 показан активный кулер, в котором использован полупроводниковый модуль Пельтье.

Подаваемое на модуль напряжение определяется количеством пар ветвей в модуле. Наиболее распространенными являются 127-парные модули, максимальное напряжение для которых составляет примерно 16 В. Но на эти модули обычно подается напряжение питания 12 В, т.е. примерно 75% U max . Такой выбор напряжения питания в большинстве случаев является оптимальным: позволяет обеспечить достаточную мощность охлаждения при приемлемой экономичности. При повышении напряжения питания более 12 В увеличение холодильной мощности незначительно, а потребляемая мощность резко увеличивается. При понижении напряжения питания экономичность растет, поскольку холодильная мощность также уменьшается, но линейно.

Табл.1 элемент Пельтье, характеристики

Тип модуля

Характеристики

I max ,A

U max ,B

Q max ,Bт

Размеры, мм

А-ТМ8,5-27-1 ,4

| 15,4

72,0

40x40x3,7

А-ТМ8,5-127-1,4HR1

15,4

72,0

40x40x3,4

А-ТМ8,5-127-1,4HR2

15,4

72,0

140x40x3,7

А-ТМб.0-127-1,4

15,4

53,0

40x40x4,2

А-ТМ6,0-127-1.4HR1

15,4

53,0

40x40x3,8

А-ТМ6,0-127-1,4HR2

15,4

53,0

40x40x4,2

А-ТМЗ,9-127-1,4

15,4

35,0

40x40x5,1

А-ТМЗ,9-127-1,4HR1

15,4

35,0

40x40x4,8

А-ТМЗ,9-127-1,4HR2

15,4

35,0

40x40x5,1

A-TM3,9-127-1,4

15,4

34,0

30x30x3,9

А-ТМЗ,9-127-1,4HR1

15,4

34,0

30x30x3,9

А-ТМЗ,9-127-1,4HR2

15,4

34,0

30x30x3,9

А-ТМ37,5-49-3,0

37,5

130,0

40x40x4,3

A-TM37,5-49-3,0HR1 i

15,4

72,0

40x40x4,3

A-TM6,0-31-1,4

3,75

12,5

20x20x4,2

A-TM6,0-31-1,4HR1

3,75

12,5

20x20x4,2

Примечание: модули с маркировной HR1 и HR2 отличаются повышенной надежностью.

Для модулей с другим числом пар ветвей (отличным от 127) напряжение можно выбирать по тому же принципу: 75% от U max , но при этом необходимо учитывать особенности конкретного устройства, прежде всего, условия теплоотвода с горячей стороны и возможности источников питания. Например, на модули серии “ДРИФТ” (199 термоэлектрических пар) рекомендуется подавать напряжение от 12 до 18 В.

При эксплуатации важен надежный термический контакт между теплообменником и радиатором, поэтому ТЭМ крепится с использованием термопроводящей пасты (например, КПТ-8). Если нет специальной термопасты, можно с успехом применить фармакологические средства, купленные в аптеке, например, пасту Лассари или салицилово-цинковую пасту.

Поскольку максимальная температура на горячей стороне ТЭМ достигает +80°С (в высокотемпературных охладителях фирмы Supercool — +150°С), важно, чтобы ЭП охлаждался правильно. Горячая поверхность ТЭМ должна быть обращена к радиатору, с другой стороны которого установлен вентилятор охлаждения (поток воздуха направляется от радиатора). Вентилятор и ТЭМ в соответствии с полярностью подключаются к источнику питания, который может быть простейшим: понижающий трансформатор, выпрямитель на диодах и сглаживающий оксидный конденсатор. Но пульсации питающего напряжения не должны превышать 5%, в противном случае эффективность ТЭМ уменьшается. Лучше, если вентилятор и ТЭМ управляются электронным устройством на основе компаратора и датчика температуры. Как только температура охлаждаемого объекта повышается свыше установленного порога, автоматически включаются охладитель и вентилятор, и начинается охлаждение. Степень охлаждения (или нагрева) пропорциональна проходящегому через ТЭМ току, что позволяет с высокой точностью регулировать температуру “обслуживаемого” объекта.

Термоэлектрические модули загерметизированы, так что их можно применять даже в воде. Керамичес кая поверхность ТЭМ зашлифована, к ламелям (выводам) припаяны черный (“-”) и красный (“+”) провода. Если ТЭМ (рис.2) расположить выводами к себе так, чтобы черный провод был слева, а красный справа, сверху будет холодная сторона, а снизу — горячая. Маркировка обычно наносится на горячую сторону.

Табл.2

Температура воздействия, 0С

Место воздействия (сторона 1 или 2)*

Время воздействия, сек

Сотротивление (по прошествии времени воздействия), кОм

Постоянное

Нагрев зажигалкой

Нагрев зажигалкой**

>2000

5 (в холодильнике)

20 (на улице зимой)

36 после охлаждения в холодильнике (-5)

36 после охлаждения на улице (-20)

100 (кипящая вода)

Топка русской печи (открытое пламя)

0,06

Примечания:

* — сторона 1 — сторона с нанесенной маркировкой, сторона 2 — обратная сторона (относительно маркировки).

** При нагреве тыльной стороны в течение 4 с зажигалкой с открытым пламенем, касавшимся поверхности ЗП, на выводах был зафиксирован ток 200 мкА.

Наиболее «ходовые» типы модулей Пельтье — это однокаскадные модули максимальной мощностью до 65 Вт (12 В) и 172 Вт (24 В). Обозначения модулей расшифровываются следующим образом: первое число — это количество термопар в модуле, второе — ширина сторон ветки (в мм), третье — высота ветки (в мм). Например, ТВ-127-1,4-1,5 — модуль, состоящий из 127 пар термоэлектрических веток, размеры которых 1,4×1,4×1,5 мм. Размеры модулей — 40×40 мм, толщина — около 4 мм. Стандартные однокаскадные модули выпускаются с максимальной мощностью до 70 Вт (12 В) и 172 Вт (24 В). Типовые параметры ТЭМ приведены в табл.1.

Табл.3 Параметры термоэлектрического генератора

Рис. 9 термоэлектрический генератор

В экспериментах с ТЭМ я проверил изменение его сопротивления в разных режимах. К выводам (ламелям) модуля подключался тестер М830 в режиме измерения сопротивления. Результаты сведены в табл.2. При температурном воздействии, большем чем комнатная температура, на сторону ТЭМ с маркировкой, его сопротивление уменьшалось, на оборотную сторону — пропорционально увеличивалось (в строках 2 и 3 таблицы показана реакция на прикосновение ребром ладони к поверхности ТЭМ, температура указана приблизительно 36°С).

Учитывая обратимость элементов Пельтье , на их основе можно разрабатывать источники электропитания. Например, термоэлектрический генератор “В25-12(М)” компании “Криотерм” (рис.9) позволяет заряжать аккумуляторы мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов, смотреть телевизор, продолжительное время работать на ноутбуке и пр. Единственное требование — нужна нагретая поверхность размерами 20×25 см. Параметры генератора приведены в табл.3 .

А.Кашкаров.

Элемент Пельтье это термоэлектрический преобразователь, который создает разность температур на своих поверхностях при протекании электрического тока. Принцип действия основан на эффекте Пельтье – возникновении разности температур в месте контакта проводников под действием электрического тока.

Устройство и принцип действия элемента Пельтье.

Думаю, что только знатоки физики могут понять, как на самом деле работает элемент Пельтье. Для практиков главное, что существует минимальная единица модуля – термопара, представляющая из себя два соединенных проводника p и n типа.

При пропускании через термопару тока, происходит поглощение тепла на контакте n-p и выделение тепла на p-n контакте. В результате, участок полупроводника, примыкающий к n-p переходу, будет охлаждаться, а противоположный участок – нагреваться. Если поменять полярность тока, то на оборот, n-p участок будет нагреваться, а противоположный – охлаждаться.

Существует и обратный эффект. При нагревании одной из сторон термопары, вырабатывается электрический ток.

Для практического применения энергии поглощения тепла одной термопары недостаточно. В термоэлектрическом модуле используется много термопар. Электрически их соединяют последовательно. А конструктивно – так, что охлаждающие и нагревающие переходы расположены на разных сторонах модуля.

Термопары установлены между двух керамических пластин. Соединяются они медными шинами. Количество термопар может доходить до нескольких сотен. От их количества зависит мощность модуля.

Разность температур между горячей и холодной стороной модуля Пельтье может достигать 70 °C.

Надо понимать, что термоэлектрический модуль Пельтье снижает температуру одной стороны, относительно другой. Т.е. чтобы холодная сторона имела низкую температуру, необходимо отводить тепло от горячей поверхности, снижая ее температуру.

Для увеличения перепада температур, возможно последовательное (каскадное) соединение модулей.

Применение.

Термоэлектрические модули Пельтье применяются:

  • в небольших бытовых и автомобильных холодильниках;
  • в охладителях воды;
  • в системах охлаждения электронных приборов;
  • в термоэлектрических генераторах.

Я, используя элемент Пельтье, сделал .

Достоинства и недостатки модулей Пельтье.

Как-то неправильно сравнивать элементы Пельтье с компрессорными охлаждающими установками. Совсем разные устройства – большая механическая система с компрессором, газом, жидкостью и маленький полупроводниковый компонент. А больше сравнивать не с чем. Поэтому достоинства и недостатки модулей Пельтье весьма условное понятие. Есть области, в которых они не заменимы, а в других случаях их применение совершенно нецелесообразно.

К достоинству элементов Пельтье можно отнести:

  • отсутствие механически движущихся частей, газов, жидкостей;
  • бесшумная работа;
  • небольшие размеры;
  • возможность обеспечивать как охлаждение, так и нагревание;
  • возможность плавного регулирования мощности охлаждения.

Недостатки:

  • низкий кпд;
  • необходимость в источнике питания;
  • ограниченное число старт-стопов ;
  • высокая стоимость мощных модулей.

Параметры элементов Пельтье.

  • Qmax (Вт) – холодопроизводительность, при максимально-допустимом токе и разности температур между горячей и холодной сторонами равной 0. Считается, что вся тепловая энергия поступающая на холодную поверхность, мгновенно, без потерь передается на горячую.
  • Delta Tmax (град) — максимальная разность температур между поверхностями модуля при идеальных условиях: температура горячей стороны – 27 °C и холодная сторона с нулевой отдачей тепла.
  • Imax (А) – ток, обеспечивающий перепад температур delta Tmax.
  • Umax (В) – напряжение, при токе Imax и разности температур delta Tmax.
  • Resistance (Ом) – сопротивление модуля постоянному току.
  • COP (Сoefficient Of Рerformance) – коэффициент, отношение мощности охлаждения к электрической мощности, потребляемой модулем. Т.е. подобие кпд. Обычно 0.3-0.5.

Эксплуатационные требования к элементам Пельтье.

Модули Пельтье – капризные устройства. Их применение сопряжено с рядом требований, не выполнение которых приводит: к деградации модуля или выходу из строя, снижению эффективности системы.

  • Модули выделяют значительное количество тепла. Для отвода тепла должен быть установлен соответствующий радиатор . Иначе:
    • Невозможно достичь нужной температуры холодной стороны, т.к. элемент Пельтье снижает температуру относительно горячей поверхности.
    • Допустимый нагрев горячей стороны как правило + 80 °C (в высокотемпературных до 150 °C). Т.е. модуль может просто выйти из строя.
    • При высоких температурах кристаллы модуля деградируют, т.е. снижается эффективность и срок службы модуля.
  • Важен надежный тепловой контакт модуля с радиатором охлаждения.
  • Источник питания для модуля должен обеспечивать ток с пульсациями не более 5% . При более высоком уровне пульсаций эффективность модуля снизится, по некоторым данным на 30-40%.
  • Не допустимо, для управления элементом Пельтье, использовать релейные регуляторы. Это приведет к быстрой деградации модуля. Каждое включение – выключение вызывает деградацию полупроводниковых термопар. Из-за резких изменений температуры между пластинами модуля возникают механические напряжения в местах спайки с полупроводниками. Производители элементов Пельтье нормируют количество циклов старт-стопов модуля. Для бытовых модулей это порядка 5000 циклов. Релейный регулятор выведет из строя модуль Пельтье за 1-2 месяца.
  • К тому же элемент Пельтье обладает высокой теплопроводностью между поверхностями. При выключении, тепло радиатора горячей стороны, через модуль будет передаваться на холодную сторону.
  • Недопустимо , для регулирования мощности на элементе Пельтье, использовать ШИМ модуляцию .
  • Чем надо питать элемент Пельтье источником тока или напряжения? Обычно используют источник напряжения. Он проще в реализации. Но вольт-амперная характеристика модуля Пельтье нелинейная и крутая. Т.е. при небольшом изменении напряжения ток меняется значительно. И вдобавок, характеристика меняется при изменении температуры поверхностей модуля. Надо стабилизировать мощность , т.е. произведение тока через модуль на напряжение на нем. Охлаждающая способность элемента Пельтье напрямую связана с электрической мощностью. Конечно, для этого необходим достаточно сложный регулятор.
  • Напряжение модуля зависит от количества термопар в нем. Чаще всего это 127 термопар, что соответствует напряжению 16 В. Разработчики элементов рекомендуют подавать до 12 В , или 75% Umax. При таком напряжении обеспечивается оптимальная эффективность модулей.
  • Модули имеют герметичное исполнение, их можно использовать даже в воде.
  • Полярность модуля отмечена цветами проводов – черный и красный. Как правило, красный (положительный) провод расположен справа, относительно холодной стороны.

Мною был разработан для холодильника, удовлетворяющим всем этим требованиям. Он:

  • Вырабатывает питание для элемента Пельтье с пульсациями не более 2%.
  • Стабилизирует на модуле электрическую мощность, т.е. произведение тока на напряжение.
  • Обеспечивает плавное включение модуля.
  • Регулировка температуры происходит по принципу аналогового регулирования, т.е. плавного изменения мощности на элементе пельтье.
  • Контроллер разработан для холодильника, поэтому математика регуляторов учитывает инерционность охлаждения воздуха в камере.
  • Обеспечивает контроль температуры горячей стороны модуля и управление вентилятором.
  • Имеет высокий кпд, широкие функциональные возможности.

Термоэлектрический модуль Пельтье TEC1-12706.

Это самый распространенный тип элемента Пельтье. Используется во многих бытовых приборах. Не дорогой, с неплохими параметрами. Хороший вариант для изготовления маломощных холодильников, охладителей воды и т.п.

Характеристики модуля TEC1-12706 привожу в переводе на русский из документации компании производителя – HB Corporation.

Технические параметры TEC1-12706.

Графические характеристики.

0 Рубрика: . Вы можете добавить в закладки.

Явление возникновения термо-ЭДС было открыто немецким физиком Томасом Иоганном Зеебеком в далеком в 1821 году. А заключается это явление в том, что в замкнутой электрической цепи, состоящей из соединенных последовательно разнородных проводников, при условии что их контакты находятся в условиях различных температур, возникает ЭДС.

Данный эффект, названный по имени его первооткрывателя эффектом Зеебека, называют теперь просто термоэлектрическим эффектом .

Если цепь состоит всего из пары разнородных проводников, то такая цепь называется . В первом приближении можно утверждать, что величина термо-ЭДС зависит лишь от материала проводников и от температур холодного и горячего контактов. Таким образом, в небольшом интервале температур термо-ЭДС пропорциональна разности температур холодного и горячего контактов, а коэффициент пропорциональности в формуле называется коэффициентом термо-ЭДС.

Так например, при разности температур в 100°С, при температуре холодного контакта 0°С, пара медь-константан обладает термо-ЭДС величиной в 4,25мВ.

Между тем, термоэлектрический эффект имеет в своей основе три составляющих:

Первый фактор — различие у разных веществ зависимости средней энергии электронов от температуры. В результате, если при нагреве проводника на одном его конце температура выше, то там электроны приобретают большие скорости, чем электроны на холодном конце проводника.

Кстати, у полупроводников с нагревом растет и концентрация электронов проводимости. Электроны с высокой скоростью устремляются к холодному концу, и там происходит накопление отрицательного заряда, а на горячем конце получается нескомпенсированный положительный заряд. Так возникает составляющая термо-ЭДС, называемая объемной ЭДС.

Второй фактор — у разных веществ контактная разность потенциалов зависит от температуры по-разному. Это связано с различием энергии Ферми у каждого из проводников, сведенных в контакт. Контактная разность потенциалов, возникающая при этом, оказывается пропорциональной разности энергий Ферми.

Получается электрическое поле в тонком приконтактном слое, причем разность потенциалов с каждой стороны (у каждого из сведенных в контакт проводников) будет одинаковой, и при обходе цепи по замкнутому контуру, результирующее электрическое поле будет равно нулю.

Но если температура одного из проводников будет отличаться от температуры другого, то в связи с зависимостью энергии Ферми от температуры, изменится и разность потенциалов. В результате возникнет контактная ЭДС — вторая составляющая термо-ЭДС.

Третий фактор — фононное увеличение ЭДС . При условии, что в твердом теле имеет место температурный градиент, количество фононов (фонон — квант колебательного движения атомов кристалла), движущихся в направлении от горячего конца к холодному будет преобладать, в результате чего вместе с фононами большое количество электронов будет увлекаться в сторону холодного конца, и там станет накапливаться отрицательный заряд, пока процесс не придет в равновесие.

Это дает третью составляющую термо-ЭДС, которая в условиях низких температур может в сотни раз превосходить две упомянутые выше составляющие.

В 1834 году французский физик Жан Шарль Пельтье открыл обратный эффект. Он обнаружил, что при прохождении электрического тока через контакт (спай) двух разнородных проводников выделяется или поглощается тепло.

Количество поглощаемого или выделяемого тепла связано с видом спаянных веществ, а также с направлением и величиной протекающего через спай электрического тока. Коэффициент Пельтье в формуле численно равен коэффициенту термо-ЭДС, умноженному на абсолютную температуру. Это явление известно теперь как .

В сути эффекта Пельтье в 1838 году разобрался русский физик Эмилий Христианович Ленц. Он экспериментально проверил эффект Пельтье, поместив каплю воды на место спая образцов сурьмы и висмута. Когда Ленц пропускал через цепь электрический ток, вода превращалась в лед, но когда ученый изменил направление тока на противоположное, лед быстро растаял.

Ученый установил таким образом, что при протекании тока не только выделялось джоулево тепло, но происходило также поглощение или выделение дополнительного тепла. Это дополнительное тепло получило название «тепло Пельтье».

Физическая основа эффекта Пельтье заключается в следующем. Контактное поле в месте спая двух веществ, созданное контактной разностью потенциалов, либо препятствует прохождению пропускаемого через цепь тока, либо способствует ему.

Если ток пропускается против поля, то требуется работа источника, который должен затратить энергию на преодоление контактного поля, в результате чего и происходит нагрев места спая. Ежели ток направлен так, что контактное поле поддерживает его, то работу совершает контактное поле, и энергия отнимается у самого вещества, а не расходуется источником тока. В результате вещество в месте спая охлаждается.

Наиболее выразителен эффект Пельтье у полупроводников, благодаря чему стали возможными модули Пельтье или термоэлектрические преобразователи .

В основе элемента Пельтье два полупроводника, контактирующие между собой. Эти полупроводники отличаются энергией электронов в зоне проводимости, поэтому при протекании тока через место контакта, электроны вынуждены приобретать энергию, чтобы смочь перейти в другую зону проводимости.

Так, при перемещении в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника, электроны поглощают энергию, охлаждая место перехода. При обратном направлении тока электроны отдают энергию, и происходит нагрев дополнительно к джоулеву теплу.

Полупроводниковый модуль Пельтье состоит из нескольких пар , имеющих форму маленьких параллелепипедов. Обычно в качестве полупроводников используют теллурид висмута и твердый раствор кремния и германия. Полупроводниковые параллелепипеды соединены между собой попарно медными перемычками. Эти перемычки служат контактами для теплообмена с керамическими пластинками.

Перемычки расположены так, что с одной стороны модуля только перемычки обеспечивающие переход n-p, а с другой стороны — только перемычки обеспечивающие переход p-n. В результате, при подаче тока, одна сторона модуля нагревается, другая — охлаждается, а если полярность питания сменить на противоположную, то сторона нагрева и охлаждения соответственно поменяются местами. Таким образом, при прохождении тока происходит перенос тепла с одной стороны модуля на другую, и возникает разность температур.

Если теперь одну сторону модуля Пельтье нагревать, а другую охлаждать, то в цепи возникнет термо-ЭДС, то есть будет реализован эффект Зеебека. Очевидно, эффект Зеебека (термоэлектрический эффект) и эффект Пельтье — две стороны одной медали.

Сегодня можно легко приобрести модули Пельтье по относительно доступной цене. Наиболее популярны модули Перьтье типа ТЕС1-12706, содержащие 127 термопар, и рассчитанные на питание 12 вольт.

При максимальном потреблении в 6 ампер, достижима разница температур в 60°С, при этом заявляемый производителем безопасный диапазон рабочих температур — от -30°С до +70°С. Размер модуля 40мм х 40мм х 4мм. Модуль может работать как в режиме охлаждения-нагревания, так и в .

Есть и более мощные модули Пельтье, например TEC1-12715, рассчитанный на 165 Вт. При питании напряжением от 0 до 15,2 вольт, с силой тока от 0 до 15 ампер, данный модуль способен развить разность температур в 70 градусов. Размер модуля также 40мм х 40мм х 4мм, однако диапазон безопасных рабочих температур шире — от -40°С до +90°С.

В таблице ниже приведены данные по модулям Пельтье, широко доступным сегодня на рынке:

Андрей Повный

Термоэлектрический охладитель Пельтье.

Принцип действия заимствовал из нета: В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используются контакт двух полупроводников.

Внешний вид элемента Пельтье. При пропускании тока тепло переносится с одной стороны на другую.Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов — одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута, Bi2Te3 и германида кремния), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу противоположные (p->n). Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются — или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 К/

Описание
Элемент пельтье представляет из себя термоэлектрический преобразователь, который при подаче напряжения способен создать разность температур на пластинах, то есть перекачать тепло или холод. Представленный элемент Пельтье применяется при охлаждении компьютерных плат (при условии эффективного отведения тепла), для охлаждения или нагрева воды. Так же элементы Пельтье используются в переносных и автомобильных холодильниках.

Элемент Пельтье, работающий от 12 Вольт.

Для нагрева необходимо просто поменять полярность.
Размеры пластины Пельтье: 40 х 40 х 4 миллиметра.
Рабочий диапазон температур: от -30 до +70?..
Рабочее напряжение: 9-15 Вольт.
Потребляемая сила тока: 0.5-6 А.
Максимальная потребляемая мощность: 60 Вт.
Забавная вещица, подключаем 12v +- холодит меняем полярность греет. Используется во многих авто холодильниках, во всяком случае у меня такой. Можно приделать компактную схему в бардачок что б летом шоколад не таял! Для использования и эффективного применения нужно использовать радиатор охлаждения — в качестве теста применил радиатор от компьютерного процессора, можно с куллером. Чем лучше охлаждение тем эффект Пельтье сильнее и эффективнее. При подключении к авто акб на 12v ток потребления составил 5 ампер. Одним словом элемент прожорлив. Так как еще не собрал всё схему, а провел лишь пробные тесты, без приборных замеров температур. Так при режиме охлаждения в течении 10ти минут появилась легкая изморозь. В режиме подогрева вода в металлической чашки закипела. Эффективность конечно же этого охладителя низка, но цена девайса и возможность по экспериментировать делают покупку оправданной. Остальное на фото

Как получить бесплатное электричество в домашних условиях — K-News

Когда речь заходит об альтернативных источниках, то первое, о чем вспоминают — это, конечно, солнечные панели и ветрогенераторы. Но есть более интересные источники, из которых вы сможете в домашних условиях извлечь электроэнергию. Об этом рассказывает hi-tech.mail.ru.

Как получить электричество от батареи отопления

Для того чтобы получить бесплатное электричество от радиаторов отопления, нам понадобится дополнительное оборудование в виде термоэлектрического элемента Пельтье. Элемент Пельтье представляет собой две керамические пластины, между которыми заключено большое количество полупроводников в виде термопар.

Принцип действия основан на возникновении разности температур при протекании электрического тока. Обычно такие устройства используют для создания мобильных холодильных установок, но можно добиться и обратного эффекта. Достаточно изменить полярность подключения элемента, и эффект охлаждения сменится на нагревание.

Элемент Пельтье. Фото: aliexpress.ru

 

Если с одной стороны подвести тепло к этому элементу, а с другой, наоборот, охлаждать его, то благодаря созданию разности температур на его поверхностях, можно снимать с него электроэнергию, которой вполне хватит, например для работы светодиодной лампы.

Чтобы закрепить конструкцию на трубе отопления, можно воспользоваться алюминиевым уголком. А для повышения плотности контакта образовавшиеся зазоры можно уплотнить алюминиевой фольгой.

1- Труба отопления 2- Алюминиевый уголок 3- Радиатор от старого ПК 4- Элемент Пельтье (40*40 мм) 5- Повышающий преобразователь 6- Алюминиевая фольга (Фото: Youtube / Игорь Белецкий)

 

Также потребуется преобразователь напряжения, который повышает создаваемое элементом Пельтье напряжение 0,5 В до 3–5 В, необходимых для работы светодиодной лампы.

Повышающий преобразователь напряжения. Фото: aliexpress.ru

 

С одной стороны мы нагреваем элемент Пельтье теплом от радиатора отопления, а с другой стороны охлаждаем его окружающим воздухом. Чтобы увеличить площадь поверхности охлаждения, можно использовать обычный радиатор охлаждения от старого компьютера. Чем больше будет его площадь, тем лучше.

Такое устройство может пригодиться в качестве бесплатного дежурного освещения, например, в подъезде. Конечно, этот метод получения электричества можно назвать лишь условно бесплатным, ведь за отопление вы так или иначе платите деньги, но почему бы не использовать кэшбек в виде бесплатной электроэнергии?

Электроэнергия из водопровода

Второй не менее интересный способ — врезка минигенератора в водопровод. Получение электричества от энергии движения потока воды само по себе не ново. Гидроэлектростанции, использующие подобный принцип, работают по всему миру. А плотины для их использования являются одними из самых сложных технических устройств.

Небольшие генераторы, которые можно установить непосредственно в домашний водопровод, можно приобрести в интернет-магазинах. Генератор, подключают к небольшому аккумулятору и используют накопленную таким образом электроэнергию для освещения.

Фото: aliexpress.ru

 

Некоторые умельцы делают такие генераторы своими руками, собирая их из старого водяного счетчика и помпы от стиральной машины. Подключают такие генераторы даже к бачкам унитаза. Расчеты показывают, что выработки электричества от одного смыва бачка унитаза хватит на 12 минут непрерывного свечения светодиодной лампы мощностью 5 ватт.

Фото: Youtube / Дмитрий Компанец

Электричество от самодельных элементов питания

Электроэнергию можно получить от импровизированных батареек, собранных буквально «на коленке». Как известно любая батарея использует в своей основе заряженные частицы образующиеся в процессе взаимодействия металлов, помещенных в токопроводящую жидкость.

Достаточно взять две пластины различных металлов, например, цинка и меди, и поместить их в стаканчик с водой, а затем замкнуть эту цепь, используя в качестве нагрузки светодиодную лампу. Такая конструкция позволит вам получить порядка 0,8 В.

Причем это напряжение не будет зависеть от площади пластин.

Если подсоединить несколько таких пар пластин последовательно, то вы получите довольно емкую батарею, которой хватит на работу хорошего светодиодного фонаря.

Фото: classtube.ru

Электричество из земли

В 1896 году Натан Беверли Стаблфилд изготовил батарею, используя для этого энергию земли и получил патент на своё устройство.

Для него нужны два провода, один металлический без изоляции – чтобы он мог активизировать магнитное поле, которое создается и поддерживается в пределах и вокруг тела катушки. Второй – медный в обмотке, который наматывается на стальной сердечник.

Фото: Youtube / Lidmotor

 

После каждого витка укладывается слой изолирующего материала. Такую конструкцию помещают во влажную землю, провода выводят наружу и батарея улавливает естественные электрические токи, позволяя использовать электричество в своих целях. Такие батареи можно использовать, например, на своем участке для декоративной подсветки дорожек.

Фото: Youtube / Lidmotor

 

Как видите, электрическая энергия окружает нас и находится буквально повсюду. Главное – это знать основные принципы и законы, по которым она извлекается и тогда извлечь ее не составит труда даже в домашних условиях с минимальными затратами.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Предыдущая статья«Выбора не было — или он, или волк». Мужчина порвал пасть хищнику голыми рукамиСледующая статьяВ России проходят акции протеста в поддержку Алексея Навального
ДРУГИЕ НОВОСТИ:

Среда, 09 марта 2022

Суббота, 12 марта 2022

Среда, 09 марта 2022

Архив новостей

Архив новостей Выберите месяц Март 2022 Февраль 2022 Январь 2022 Декабрь 2021 Ноябрь 2021 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Август 2021 Июль 2021 Июнь 2021 Май 2021 Апрель 2021 Март 2021 Февраль 2021 Январь 2021 Декабрь 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 Апрель 2020 Март 2020 Февраль 2020 Январь 2020 Декабрь 2019 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 Сентябрь 2019 Август 2019 Июль 2019 Июнь 2019 Май 2019 Апрель 2019 Март 2019 Февраль 2019 Январь 2019 Декабрь 2018 Ноябрь 2018 Октябрь 2018 Сентябрь 2018 Август 2018 Июль 2018 Июнь 2018 Май 2018 Апрель 2018 Март 2018 Февраль 2018 Январь 2018 Декабрь 2017 Ноябрь 2017 Октябрь 2017 Сентябрь 2017 Август 2017 Июль 2017 Июнь 2017 Май 2017 Апрель 2017 Март 2017 Февраль 2017 Январь 2017 Декабрь 2016 Ноябрь 2016 Октябрь 2016 Сентябрь 2016 Август 2016 Июль 2016 Июнь 2016 Май 2016 Апрель 2016 Март 2016 Февраль 2016 Январь 2016 Декабрь 2015 Ноябрь 2015 Октябрь 2015 Сентябрь 2015 Август 2015 Июль 2015 Июнь 2015 Май 2015 Апрель 2015 Март 2015 Февраль 2015 Январь 2015 Декабрь 2014 Ноябрь 2014 Октябрь 2014 Сентябрь 2014 Август 2014 Июль 2014 Июнь 2014 Май 2014 Апрель 2014 Март 2014 Февраль 2014 Январь 2014 Декабрь 2013 Ноябрь 2013 Октябрь 2013 Сентябрь 2013 Август 2013 Июль 2013 Июнь 2013 Май 2013 Апрель 2013 Март 2013 Февраль 2013 Январь 2013 Декабрь 2012 Ноябрь 2012 Октябрь 2012 Сентябрь 2012 Август 2012 Июль 2012 Июнь 2012 Май 2012 Апрель 2012 Март 2012 Февраль 2012 Январь 2012 Декабрь 2011 Ноябрь 2011 Октябрь 2011 Сентябрь 2011 Август 2011 Июль 2011 Июнь 2011

Что такое Пельтье и как сделать охладитель Пельтье своими руками?

Ознакомьтесь с этим руководством, чтобы узнать, что такое Пельтье, и узнать, как сделать охладитель Пельтье своими руками. Эти термоэлектрические модули Пельтье действительно крутые и простые в использовании!

Идея пришла мне в голову, когда я искал недорогой термоэлектрический холодильник своими руками. Вместо классического компрессора в этих холодильниках для охлаждения используются модули Пельтье. Основным преимуществом этих устройств является то, что в них нет движущихся частей, нет хлорфторуглеродов (ХФУ), они управляются изменением приложенного тока, имеют более длительный срок службы и их легко заменить в случае поломки.

В этом проекте я использовал свой блок питания ATX с коммутационной платой ATX, чтобы создать самодельный мини-холодильник с элементами Пельтье или холодильную камеру с цифровым термостатом (W1209).

Проверьте эти модули Пельтье TEC12706 на Amazon (филиал)

Что такое Пельтье?

Модули Пельтье состоят из керамического квадрата, содержащего два разных типа полупроводников. Модуль Пельтье действует как тепловой насос, когда на модуль подается электрический ток.Одна сторона Пельтье охлаждается, а другая нагревается. Есть два основных типа модулей, использующих эффект Пельтье; термоэлектрический охладитель (ТЭО) и термоэлектрический генератор (ТЭГ).

ТЭГ может выдерживать более высокие температуры и имеет тенденцию быть более эффективным при большей разнице температур между горячей и холодной сторонами. Эти модули в основном используются для выработки электрического тока путем нагревания одной стороны при сохранении температуры другой стороны. Они коммерчески используются для создания вентиляторов дровяных печей, работающих на тепле.Для получения дополнительной информации о ТЭГ, проверьте мой другой пост о термоэлектрических генераторах. С другой стороны, модуль Пельтье, который я буду использовать в этом проекте, представляет собой термоэлектрический охладитель (ТЭО). Существуют различные типы ТЭП, и я выбрал ТЭП1 12706.

К вашему сведению, ТЭ относится к термоэлектрическим. C обозначает нормальный размер по сравнению с маленьким размером (S). Цифра 1 обозначает номер этапа, который обычно равен одному. Следующие числа используются для определения количества пар и текущего рейтинга.Число 127 означает, что существует 127 пар полупроводников. Чем выше это число, тем более проводящим и эффективным будет этот модуль. Последнее число 06 относится к текущей емкости этого модуля Пельтье. Таким образом, в этом случае номинальный ток TEC1-12706 составляет 6 ампер. Дополнительную информацию об этих устройствах Пельтье можно найти в Википедии.

Эффективны ли термоэлектрические охладители?

Эффективность модуля зависит от разницы температур между горячей и холодной сторонами элемента Пельтье.Эти модули TEC более эффективны, когда разница температур между обеими сторонами ближе друг к другу. Таким образом, важно эффективно рассеивать тепло и холод, производимые с каждой стороны.

Как сделать охладитель Пельтье или мини-холодильник с помощью термоэлектрического модуля ?

Для этого проекта я использую радиаторы, которые я взял со своего старого компьютера, но вы можете использовать любой тип радиаторов, который сможете найти. Для повышения энергоэффективности радиаторы и модуль Пельтье следует собирать с использованием термопасты или теплопроводящих силиконовых прокладок.Таким образом, тепло и холод будут свободно рассеиваться на радиаторах и повышать эффективность охладителя Пельтье.

Я также использую компьютерные вентиляторы для рассеивания энергии на обоих радиаторах. Я использовал горячий клей, чтобы закрепить вентиляторы. Меньший нужно разместить над маленьким радиатором. Я использовал вентилятор на 24 В для внутренней стороны кулера, хотя я использую источник питания на 12 В. Таким образом, скорость вентилятора снижается, а также выделяемое им тепло. Таким образом, ваш холодильник будет работать немного эффективнее.

Обязательно проверьте модуль Пельтье, прежде чем все подключать. Вы можете использовать батарею 1,5 В, чтобы увидеть, какая сторона горячая, а какая холодная. Вы должны подключить большой радиатор и вентилятор к горячей стороне и использовать меньший радиатор и меньший вентилятор для холодной стороны. Чтобы построить мини-холодильник на Пельтье, я использовал старую транспортировочную коробку из пенополистирола, которая была у меня под рукой. Опять же, чем больше изоляция, тем эффективнее будет ваш самодельный холодильник. Я выбрал этот, потому что было легко разрезать крышку и поместить в нее термоэлектрический модуль Пельтье.

AliExpress.com Продукт – Элемент Пельтье TEC1-12706 термоэлектрический модуль Пельтье 12706 TEC 12 В холодильник своими руками Кулер Пельтье TEC1-12706 самодельный электронный

Как использовать цифровой термостат W1209 для контроля температуры вашего холодильника Пельтье своими руками

Кому контролировать температуру моего самодельного холодильника Пельтье, я использую цифровой термостат W1209. Этот переключатель контроля температуры дешев и прост в использовании. Вы можете установить желаемую температуру с точностью до 0.1 степень. Датчик будет контролировать питание, включая и выключая модуль Пельтье, в зависимости от настроек.

Проверьте схему проводки в конце этого поста, чтобы увидеть, как подключить все к устройству Пельтье и источнику питания. Модуль Пельтье TEC-12706 теоретически может потреблять до 6 ампер, поэтому ему нужен хороший источник питания. Я использовал старый блок питания ATX от своего компьютера и преобразовал его в настольный блок питания с помощью переходника ATX.

Эффективность охладителя Пельтье своими руками

Я использовал горячий клей, чтобы закрепить вентиляторы.Меньший нужно разместить над маленьким радиатором. Я использовал вентилятор на 24 В для внутренней стороны кулера, хотя я использую источник питания на 12 В. Таким образом, скорость вентилятора снижается, а также выделяемое им тепло. Таким образом, ваш холодильник будет работать немного эффективнее. Вы можете ожидать разницу в 10-15 градусов по Цельсию между температурой кулера и температурой окружающей среды. По Фаренгейту она поднялась с 70 до 50 градусов.

Общие выводы о самодельном холодильнике Пельтье

Этот холодильник явно не так эффективен, как классический компрессорный холодильник, но это крутая электронная штука, дешевая и простая в сборке! Посмотрите мои инструкции по монтажной плате ATX или мое видео на YouTube, чтобы получить дополнительную информацию об источнике питания лабораторного стола, используемом в этом проекте, и о том, как преобразовать блок питания вашего компьютера ATX.Я надеюсь, что вы найдете эту информацию полезной.

Материал, необходимый для этого самодельного охладителя Пельтье

Самодельный холодильник Пельтье:

— Модуль Пельтье TEC1 12706 (eBay) (AliExpress) (Amazon)
— Переключатель контроля температуры W1209, цифровой термостат (eBay) (AliExpress) (Amazon3)
-Термопроводящая силиконовая прокладка (eBay) (AliExpress)
-8 см Компьютерный вентилятор (eBay) (AliExpress)
-4 см Компьютерный вентилятор 24 В (eBay) (AliExpress)
-Коробка из пенополистирола (или любой другой тип кулера, который у вас есть)
— Малые и большие радиаторы от старого ПК или любые радиаторы, которые у вас могут быть
— Электрические провода (я использую провода AWG14 и кабели Dupont)
— Пистолет для горячего клея

Преобразование блока питания ATX в лабораторный стол:

— Разделительная плата ATX (eBay) (AliExpress)
— Блок питания ATX (eBay)

Пожалуйста, посетите мою страницу Instructables, чтобы узнать больше об этом холодильнике Пельтье своими руками.Прочтите также мой предыдущий пост, чтобы узнать, как использовать цифровой мультиметр DT830B для измерения напряжения и силы тока.

Предупреждение и отказ от ответственности

Блок питания ATX может выдавать ток, достаточный для серьезных травм или смерти. Я не несу ответственности за любые несчастные случаи или повреждения. Не стесняйтесь использовать партнерские ссылки, представленные на этой странице. Цены одинаковые, это анонимно, и таким образом вы можете поддержать создание этих видео.

Мини-холодильник Пельтье для бедняков — часть 1 из 2

Раньше я часто сталкивался с людьми в социальных сетях, которые просили простой дизайн мини-холодильника, с которым они могли бы играть дома, не вкладывая много денег.Этот проект демонстрирует применение микросхемы термоэлектрического охладителя (TEC), также известной как микросхема Пельтье. Система очень проста в построении и использует только несколько общих компонентов. Представленный здесь мини-холодильник Пельтье от Poor Man идеально подходит для охлаждения напитков и тому подобного. Благодаря «бесшумному» термоэлектрическому двигателю этот мини-холодильник также имеет легкую конструкцию, что делает его идеальным для использования как в дороге, так и дома!

 

Этап 1: Двигатель охладителя Пельтье

Позвольте мне начать с руководства по сборке основной части — двигателя Пельтье (термоэлектрический охладитель), основанного на широко доступном чипе Пельтье, TEC1-12706.

 

 

Чип Пельтье (чип TEC) представляет собой термоэлемент, использующий эффект Пельтье для реализации теплового насоса. У него две тарелки — одна холодная, другая горячая. Между пластинами находится несколько термопар, соединенных между собой. Если подается правильное напряжение, одна пластина становится холодной, а другая — горячей. Peltier Cooler Engine требует мощной комбинации радиатор/вентилятор (горячая пластина) для охлаждения чипа TEC. Вы можете купить блок радиатора/вентилятора процессора для процессоров AMD.Здесь также необходима дополнительная алюминиевая пластина радиатора (50 х 50 х 3 мм) — холодная пластина. В качестве охлаждающей пластины вы также можете попробовать стандартный радиатор чипсета. В настоящее время легко получить большинство этих основных компонентов в известных интернет-магазинах/складах компьютерного оборудования.

 

 

В таблице ниже приведены характеристики типичного чипа термоэлектрического охладителя TEC1-12706. Обратите внимание: перед тем, как приступить к фактической сборке, вы должны проверить работоспособность чипа TEC.Для этого просто подключите красный (+) и черный (–) провода чипа TEC (TEC1-12706) к источнику питания постоянного тока 3 В/500 мА и оставьте его включенным примерно на 15 секунд. Затем вы можете проверить чип TEC кончиком пальца (или цифровым термометром), чтобы убедиться, что одна сторона чипа горячая, а другая холодная. Просто отметьте горячую и холодную стороны чипа TEC перманентным маркером.

 

 

С жестко установленными радиаторами (не забудьте использовать достаточное количество термопасты) вы можете провести первоначальный тест установки.См. следующий рисунок, чтобы получить некоторые идеи о том, как настроить ваш кулер. Если вы термически соедините холодную сторону прибитого двигателя Пельтье-кулера (с термоэлектрическим чипом охладителя, зажатым между двумя пластинами радиатора) с другим объектом, этот объект остынет!

 

 

Честно говоря, сначала я пробовал свою установку со слабым радиатором, и радиатор довольно сильно нагревался, а двигатель вообще плохо охлаждался. Позже я получил увесистый радиатор, который вышел из материнской платы старого настольного компьютера LG, и, наконец, что-то сделал с промышленным блоком SMPS 12 В / 5 А.На снимке видна моя быстрая установка (снято дождливой муссонной ночью, поэтому вместо винтов и гаек используется кабельная стяжка). Обратите внимание на иней и глыбы льда (и капли воды), образующиеся на монете менее чем через 15 секунд после включения питания.

 

 

… Chiller Maths & Marks

Основной функцией микросхемы Пельтье является охлаждение, и микросхемы Пельтье имеют различную номинальную мощность в зависимости от того, насколько быстро холодная сторона способна охладить объект.Дельта-Т – это максимальная разница между температурами с обеих сторон. Здесь 66°C дельта-T чипа TEC (см. техническое описание) означает, что когда горячая сторона находится на уровне 50°C, то абсолютная минимальная температура, достижимая на холодной стороне, составляет –16°C. Таким образом, чем холоднее будет горячая сторона, тем холоднее будет холодная сторона. Как правило, чипы TEC могут иметь разницу в 40 ° C между горячей и холодной стороной, но эта разница температур на самом деле возникает на поверхности чипа, а не на радиаторе или температуре окружающего воздуха.Точно так же не следует путать мощность работы чипа ТЭО с мощностью, которую он передает. Чаще всего ТЭЦ продаются с указанной электрической мощностью. Чип TEC мощностью 50 Вт может быть не в состоянии передать 50 Вт тепловой мощности через горячие и холодные пластины. Вместо этого, скорее всего, он будет потреблять 50 Вт электроэнергии при максимальных условиях.

 

Вы могли заметить в руководстве пользователя популярных коммерческих мини-термоэлектрических холодильников/холодильников, что они не рекомендуются для хранения скоропортящихся продуктов, потому что большинство из них охлаждают ок.на 16°C ниже температуры окружающей среды. Я заметил, что температура охлаждения обычного мини-холодильника USB составляет около 8,5°C. На самом деле поддерживать около 4°C в быстрых прототипах (как это необходимо в холодильнике) непросто, потому что температура внутри связана с температурой окружающего воздуха и фактической температурой радиатора. Однако небольшая холодная тарелка может привести к образованию на ней льда. К счастью, в техническом описании микросхемы Пельтье указаны кривые производительности устройства (см. следующий рисунок), и эти кривые являются существенными, если вы хотите выполнить домашнюю работу для достижения оптимальной производительности.

 

 

И помните, каждый раз, когда двигатель кулера выключается, лед тает очень быстро; следовательно, образовавшаяся вода может проникнуть в двигатель. Хитрым приемом в этом отношении будет дополнительная герметизация силиконом или чем-то подходящим. Кроме того, остаточное тепло в радиаторе будет передаваться обратно на холодную сторону системы. Так что примите меры, чтобы вентилятор охлаждения работал еще некоторое время после выключения двигателя кулера.

 

Конструкция, очевидно, является первой версией предложенной серии.Взгляните на предложенную схему системы продвинутой (мечтаемой) версии.

 

 

Этап 2: Контроллер двигателя охладителя

Конечно, существует множество доступных контроллеров микросхем TEC и дизайнерских идей, но на этот раз я не хочу пробовать роскошный модуль контроллера. И поскольку производители чипов Пельтье предлагают управление режимом постоянного тока и явно не рекомендуют прямое ШИМ-управление чипами Пельтье, я соорудил один «электронный термостат» с помощью нескольких дискретных компонентов, взятых из моего ящика для мусора.Это не что иное, как стандартная смесь термистора с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и операционного усилителя (операционного усилителя). Схема в первую очередь рассчитана на размещение термистора внутри бокса-кулера (просто корпус из полистирола — об этом позже), но возможен и другой режим работы. Ниже показана фотография моего потрепанного прототипа на нулевой печатной плате.

 

 

Что ж, приготовьтесь просмотреть схемы, подобрать необходимые компоненты и активировать паяльник.Мгновенное пребывание, конечно же, позволяет построить что-то фантастическое!

 

Продолжение следует…

Самодельный суперкулер своими руками — RMCybernetics

Целью этого проекта было создание простого устройства, способного максимально охлаждать компоненты, используя обычные детали и материалы. Изображенное здесь устройство способно поддерживать температуру примерно -50°C.

На изображении слева показана открытая поверхность теплового насоса Пельтье, который обычно находится под хорошо изолированным контейнером с металлическим основанием.

Некоторые тепловые насосы Пельтье установлены на большом радиаторе (с вентилятором) и окружены изоляционным материалом, за исключением холодной поверхности. Используя термоэлектрический эффект элементов Пельтье, тепло может быть быстро отведено от этой поверхности, но только до тех пор, пока радиатор способен рассеиваться в окружающем воздухе. Большой радиатор и вентилятор можно найти в компьютерных магазинах, так как они необходимы для охлаждения процессора вашего компьютера.

Простое приклеивание компонента к поверхности теплового насоса обеспечит достаточно эффективное охлаждение, но только при наличии большой площади соприкасающейся поверхности.Для компонентов более округлой или неровной формы, таких как лазерные диоды, можно использовать очень холодную жидкость для окружения устройства. Эта жидкость должна выдерживать очень низкие температуры без замерзания и быть очень летучей (легко испаряется). Что-то вроде жидкого азота или гелия было бы здорово, но это не то, что вы можете просто купить в местном хозяйственном магазине. В этом проекте используется «морозильный спрей», который обычно можно найти в магазинах, торгующих сантехническими аксессуарами. Этот спрей быстро испаряется при контакте с предметами комнатной температуры, отводящими от него тепло.Медленно распыляя морозильный спрей в небольшой контейнер, например, на его крышку, можно собрать его в виде жидкости. Жидкость можно налить в небольшой металлический контейнер, который стоит на поверхности холодного теплового насоса. Этот металлический контейнер также окружен изоляционным материалом, таким как полистирол.

Когда тепловые насосы и вентилятор работают, должна быть обеспечена возможность предотвращения испарения жидкости, позволяющая погружать компоненты для охлаждения.

Для большинства тепловых насосов / термоэлектрических модулей Пельтье требуется нестандартное постоянное напряжение (8.4 например). Хотя такое устройство будет нормально работать при более низком напряжении, вы не получите полного охлаждающего потенциала элемента Пельтье. Хорошим способом питания этих устройств является использование широтно-импульсной модуляции, чтобы можно было точно отрегулировать среднюю мощность, протекающую через устройство. Наш импульсный модулятор мощности является идеальным источником питания для модулей Пельтье.

 Доступные детали: тепловые насосы, термопаста, цепи управления питанием,   блок питания, радиаторы

Соберите подставку с элементами Пельтье, чтобы ваш кофе оставался теплым или холодным

В 1798 году Жану Шарлю Афанасу Пельтье было всего 13 лет, и хотя он происходил из малообразованной семьи в сельской Франции, люди уже начали замечать интеллектуальные способности юноши.

Помимо того, что он страстно читал почти любую книгу, которую мог достать, Пельтье проявил способности к починке часов. Его семья была слишком бедна, чтобы продолжить общее образование, поэтому отец отдал его в ученики к часовщику. Молодой Пельтье нашел своего хозяина, мсье Брауна, крайне неприятным и чрезвычайно властным человеком. Браун запретил Пельтье заниматься чем-либо, кроме изготовления часов. Но ночью Пельтье тайно читал при свечах. То есть, пока Браун не обнаружил его и не убрал все свечи из его комнаты.Даже тогда Пельтье пытался читать у своего окна при свете полной луны. Снова Браун обнаружил его и остановил даже от этого. Это было последней каплей: «Са хватит!» Пельтье заплакал и ускользнул в Париж.

В Париже жизнь была лучше. Он нашел работу, пожалуй, у самого уважаемого часовщика во всей Франции: Авраама Луи Бреке. Пельтье постоянно работал на Бреке до 1815 года, когда он получил значительное наследство от матери своей жены. Эта финансовая свобода дала ему возможность выйти за рамки часового дела.Впервые в жизни Пельтье смог посвятить себя тому, что любил больше всего: обучению. Он читал все, что попадалось под руку: художественную литературу Вольтера, философию Руссо, но больше всего книги по науке.

С каждой прочитанной книгой Пельтье становился все более любопытным. Вскоре он перестал читать и начал проводить эксперименты. Немногие ученые с таким энтузиазмом занимались столькими разными областями. Он препарировал животных, наблюдал за ночным небом, исследовал химические процессы и предсказывал погоду, среди множества других занятий.Но вклад, за который его сегодня лучше всего помнят, — это его эксперименты с электричеством.

 

В 1834 году Пельтье обнаружил, что когда он пропускал электрический ток по цепи, состоящей из двух разных проводников, в местах соединения разнородных проводов происходило что-то удивительное. В зависимости от направления тока один переход нагревался, а другой охлаждался. Чем больше прикладывалось напряжение, тем горячее и холоднее становилось.

Это явление теперь известно как эффект Пельтье и является ключевой идеей при разработке многих точных приборов, спутников, тепловых насосов, осушителей и даже винных холодильников.

Научные принципы, лежащие в основе эффекта Пельтье, сложны, но в двух словах они работают следующим образом: при заданном напряжении количество энергии, которой обладают электроны, когда они движутся по проводящим проводам, различается в зависимости от материала электрического проводника. В электрических соединениях между различными типами проводников плавный поток электронов прерывается, вызывая эквивалент электронной пробки. С одной стороны варенья электроны отдают избыточную энергию в окружающую среду, чтобы они могли войти в новый проводник.Здесь становится жарко. На другом стыке электроны делают обратное: вынужденные поглощать энергию из своего окружения, они делают эту сторону холодной.

Вскоре инженеры и ученые поняли, что эта сверхпростая схема (всего пара спаянных вместе проводов разных типов и батарея) имеет множество интересных применений. Имея только источник напряжения и два типа проводников, можно создать нагревательное и охлаждающее электрическое устройство без движущихся частей.

В этом выпуске «Истории переделки» мы воспользуемся термоэлектрическим принципом мсье Пельтье, чтобы сконструировать настольную подставку для напитков, которая может нагревать и охлаждать чашку — на ваш выбор — одним нажатием кнопки.

МАТЕРИАЛЫ

  • Настенный трансформатор, 12 В, 1,5 А
  • Болты, ¼”×2½”, с полной резьбой (4) с гайками
  • Шайбы, внутренний диаметр ¼” (12)
  • Охлаждающий вентилятор, 12 В, квадрат 50 мм
  • Радиатор с алюминиевым оребрением, примерно 70 мм × 70 мм × 25 мм. Скорее всего, вы не найдете радиатор именно такого размера, но любой близкий подойдет.
  • Алюминиевые полосы толщиной 1¼”×½”×0,019″ (4) Вы можете купить алюминиевый лист в хозяйственном магазине и отрезать его по размеру с помощью ножниц по металлу.Закруглите и подпилите все края для безопасности.
  • Переключатель двухполюсный на два направления (DPDT), также известный как переключатель «вкл-выкл-вкл»
  • Коробка для проектов, примерно 1½”×2″×2½”
  • Соединительный провод калибра 22 с изоляцией, красный и черный (2 фута каждого)
  • Термоэлектрические модули Пельтье, 40 мм × 40 мм, 12 В, 6 А (2) Модули Пельтье используют эффект Пельтье для нагрева и охлаждения. Они сделаны из двух керамических пластин, размещенных на противоположных сторонах массива полупроводников.
  • Термоклей маленький тюбик

ИНСТРУМЕНТЫ

  • Дрель с битами 5/16″ и ½″
  • Кусачки/инструмент для зачистки проводов
  • Небольшие разводные ключи (2) и/или отвертка, подходящая к головкам болтов
  • Ножницы по металлу
  • Файл

См. схему сборки для всех последующих шагов.

 

 

1. Используя отверстия на корпусе вентилятора в качестве шаблона, отметьте места для сверления отверстий на плоской стороне алюминиевого радиатора. Просверлите отверстия диаметром 5/16 дюйма в корпусе радиатора, как показано на рисунке.

2. Согните алюминиевые полосы в форме буквы L и просверлите в каждой отверстие диаметром 5/16″. Вам нужно будет сформировать букву L на основе вашей конкретной чашки для напитков. См. выше, как они будут размещены в верхней части устройства.

3. Соберите L-образные алюминиевые планки, радиатор и охлаждающий вентилятор в единый узел с помощью болтов ¼ дюйма, как показано, с помощью двух небольших разводных ключей или отвертки.Поместите шайбы между головкой болта и планками, вентилятором и радиатором, вентилятором и гайкой.

4. Просверлите отверстие для стержня переключателя DPDT в центре вашей проектной коробки. Обычно это ½ дюйма в диаметре, но измерьте шток переключателя, чтобы убедиться в этом. Просверлите аналогичное отверстие в противоположной стенке коробки проекта, чтобы проложить провода, как показано на рисунке.

5. Подсоедините каждый модуль Пельтье к 12-вольтовому настенному трансформатору и отметьте, какая сторона устройства нагревается, а какая охлаждается.

6. Используйте термоклей, чтобы приклеить модули Пельтье один на другой, горячей стороной вниз, к плоской стороне радиатора, как показано на рисунке B. Сдвоение модулей обеспечивает больший эффект нагрева и охлаждения, чем единый модуль.

7. Используйте кусачки и инструмент для зачистки проводов, чтобы подключить устройство, как показано на электрической схеме ниже, чтобы подставка имела три положения. Когда переключатель находится в верхнем положении, охлаждаемые стороны элементов Пельтье находятся сверху. Когда переключатель находится в нижнем положении, элементы Пельтье будут иметь теплые стороны вверх.Когда переключатель находится в среднем положении, устройство выключено.

На изображении ниже показано, как выполняются перекрестные проводные соединения между клеммами переключателя DPDT.

Закройте окно проекта. Ваш подстаканник Пельтье готов.

ВПЕРЕД — БУДЬТЕ ГОРЯЧИМ И ХОЛОДНЫМ

Чтобы использовать подстаканник Пельтье, подключите настенный трансформатор к розетке и переведите переключатель в верхнее положение. Поднесите руку к верхней поверхности модуля Пельтье, чтобы определить, становится ли он холодным.Переведите переключатель в нижнее положение, чтобы убедиться, что он нагревается.

Если подставка не нагревается и не охлаждается, проверьте соединения и убедитесь, что устройство подключено правильно.

Металлические чашки

лучше всего работают с подставкой Пельтье (рис.  ). Наслаждайтесь теплым или холодным напитком!


 

Удивительный генератор Зеебека

Эффект Зеебека — это обратный эффект Пельтье: получить 5 В от пламени свечи.Классика из Make: Volume 15.

Камера Вильсона с охлаждением на Пельтье

Atomic punks — постройте камеру Вильсона своими руками, чтобы сделать радиоактивные частицы и гамма-лучи видимыми.

Охлажденный напиток

Пельтье + помпа = охладите и раздайте свой любимый напиток, температура которого регулируется аксессуаром Adafruit.

 

 

Водяное охлаждение с Пельтье, стоит ли? — Блог Девида Седиса

Я снова был заинтригован, почему модули Пельтье никогда не используются в сборках для охлаждения компьютеров ниже температуры окружающей среды, и я снова проверил Интернет и YouTube без особых результатов.Никто не объясняет, почему они бесполезны, я вижу только одно: они неэффективны. Конечно нет, и что?

Линус показывает, что произойдет со средним потребителем, если он попытается попасть в число Пельтье

.

der8auer показывает, как его собрать, если вы разбираетесь в электронике

Поскольку я очень ленив и не хочу начинать и тратить много времени и денег, пытаясь заставить их работать. Поэтому я подумал: «Давайте посчитаем математику и посмотрим, что говорит теория». И… о черт, они правы; это не стоит хлопот.А если теория плоха, то на практике будет еще хуже.

Но я забегаю вперед. Вернемся к основам.

Что такое модуль Пельтье?

Модули Пельтье

, упрощая, представляют собой холодильники без движущихся частей. Просто подайте ток на кабели, и тепло будет перемещаться, эффективно охлаждая одну сторону и нагревая другую.

Распространенное заблуждение состоит в том, что холодильники или модули Пельтье создают холод.Вместо этого мы должны сказать, что они движутся или передают тепло. Пельтье имеет две стороны, одна нагревается, а другая охлаждается. Поскольку они далеки от 100% эффективности, горячая сторона нагревается намного быстрее, чем холодная.

Говоря об эффективности, один термин, который часто встречается в спецификациях, — это COP, или коэффициент производительности. Самый простой способ понять это: на каждый ватт, потребляемый элементом Пельтье, приходится сколько ватт тепла переходит с холодной на горячую сторону. Не дайте себя обмануть, если увидите COP 3 или 5; Мы привыкли видеть КПД от 0% до 100%, но КПД изменяется от 0 до бесконечности, то есть КПД 0% и 100% соответственно.

Выложу таблицу для справки:

КС Эффективность
0,25 20%
0,50 33%
1,00 50%
2,00 66%
3.00 300 75%
4,00 80387 80% 80383 5.25 84% 84%
9.00 90%
99.0 99%

А еще график, обожаю графики!

Думаю, это понятно. COP стремится к бесконечности, когда эффективность составляет 100%.

Следующее, о чем я хочу поговорить, это о «dT» или перепаде температур. Это разница в градусах Кельвина между сторонами элемента Пельтье. Поскольку Кельвин и Цельсий — это одна и та же шкала с разными начальными точками, я просто использую Цельсий, когда говорю о dT.

Эффективность модулей Пельтье

сильно зависит от перепада температур.Если вы попытаетесь сделать обе стороны слишком разными по температуре, COP достигнет нуля, а это означает, что ваш элемент Пельтье тратит электроэнергию и выделяет тепло, фактически не выполняя работу (т.е. охлаждение). Например, большинство модулей Пельтье могут выдерживать температуры до 50ºC dT более или менее. Это означает, что если на горячей стороне 40ºC, то на холодной едва достигнет -10ºC, и оттуда вы будете использовать много энергии, не имея возможности что-либо охладить.

Но все становится сложнее, с увеличением dT КПД будет уменьшаться, и в какой-то момент до предела Пельтье охлаждать его дальше уже не будет смысла.Есть ли смысл использовать 1000 Вт для охлаждения 100 Вт? (КПД=~0,1)

Я хочу настоять на том, что независимо от добавления мощности охлаждения, скажем, 100 Вт, вам все равно придется охлаждать их, плюс дополнительное тепло, производимое самим элементом Пельтье, с использованием обычных методов. Тепло передается, а не отводится. В любом случае вам понадобятся радиаторы для передачи этого тепла в воздух.

Другим фактором, влияющим на эффективность, является нагрузка на модуль или количество тепла в секунду, которое мы хотим передать.По мере того, как мы поднимаемся выше, эффективность сильно снижается.

Фактическая производительность на Пельтье

Известно, что эти модули менее эффективны, чем обычное сжатие газа, например, они используются в кондиционерах, холодильниках, морозильных камерах и т. д. работать от батареек, это бессмысленно.

Я предполагаю, что в настоящее время датчики Пельтье более или менее одинаковы независимо от производителя, если только они не дешевы.Это старая технология, и она нашла множество применений в других местах. Поэтому я буду использовать конкретный модуль от конкретного поставщика для примеров здесь, в основном потому, что они включали хорошие таблицы данных, из которых я мог извлечь много полезной информации.

Для справки, вот страница, где я их ищу:
https://tetech.com/peltier-thermoelectric-cooler-modules/high-performance/

А вот и даташит на самую мощную:
https://tetech.com/wp-content/uploads/2019/03/HP-199-1.4-0.8.pdf

Я выбрал самый мощный (172 Вт), потому что другие работают более или менее одинаково с точки зрения эффективности, и поскольку нам нужно загрузить их менее чем на 50%, чтобы быть более или менее эффективными, этот самый разумно даже для небольших установок. Для больших установок потребуется несколько из них.

Вероятно, наиболее важным числом, которое можно получить из таблицы данных, является максимальная эффективность, которую мы можем получить при любой заданной разнице температур:

Обратите внимание, что вертикальная ось представлена ​​в логарифмическом масштабе; Я люблю их, потому что их легче читать; но тот факт, что он логарифмический, означает, что фактическая форма является кривой.Кроме того, это трудно увидеть на графике, но он достигает максимума при COP 5-6 (трудно сказать точно по техническому описанию) при dT, равном 0ºC. Оттуда он падает очень быстро. Когда доходит до 45ºC, начинает реально приближаться к нулю. Максимальное значение dT для этого модуля составляет 65ºC.

Этот график примерно соответствует мощности охлаждения 45 Вт, что составляет 26% от максимальной мощности модуля. Поскольку большинство модулей имеют одинаковое поведение, вероятно, вы можете предположить, что для любого элемента Пельтье нагрузка 26% более или менее оптимальна для эффективности.Техническое описание фактически устанавливает оптимальную нагрузку для эффективности при 30 Вт, но данных, подтверждающих это, немного. 45 Вт уже очень мало, так что я пойду с этим.

Вы можете спросить, насколько хуже становится, когда он обеспечивает большую мощность? Ну и даташит предлагает хороший график для этого:

Как видите, эффективность падает логарифмически по мере увеличения нагрузки с определенной точки, и эта точка является максимальным COP, который я показал ранее. Так что сильно увеличивать мощность не очень хорошая идея, так как мы потратим много энергии.

Сколько энергии? Что ж, линии сходятся при COP=0,25 более или менее для dT 40ºC. Это означает, что для отвода 172 Вт тепла мы будем тратить колоссальные 688 Вт энергии, а нам потребуется блок питания и решение для охлаждения на 860 Вт. Неплохо, если в наших планах построить дорогой обогреватель!

Для КПД = 2,00 те же 172 Вт потребовались бы только 86 Вт, но поскольку наш элемент Пельтье охлаждает только около 50 Вт при такой эффективности при температуре 9,6ºC dT, то для питания элемента Пельтье потребуется всего 25 Вт.Намного лучше.

С этим, я думаю, понятно, что нам нужно оставаться как можно ближе к максимальному КПД, если мы не хотим строить нагреватель вместо более холодного ПК.

Возможные сборки Пельтье

Я пробовал (опять же, только в теории) множество различных способов подключения Пельтье. Я хочу использовать водяное охлаждение для оптимизации отвода тепла и стабилизации температуры. Пельтье, установленные непосредственно поверх ЦП, имеют проблему, связанную с тем, что ими трудно управлять, поскольку у них не так много тепловой массы.Добавление водяного контура для холодной части элемента Пельтье добавляет много воды, которую трудно согреть или нагреть, поэтому мы должны иметь возможность легко регулировать температуру.

Из всех перепробованных схем я закончил двумя совершенно противоположными. Все остальное казалось либо вариантом, либо менее эффективным. Мне нравится называть их «открытый цикл» и «закрытый цикл»; возможно, это каламбур для ракетных двигателей, но мне все равно нравятся названия.

Для закрытого цикла , , который является типичной установкой, Пельтье один отводит тепло от ЦП в своем собственном контуре, а основной контур отводит тепло Пельтье.Вот схема:

Стрелки описывают течение воды; как вы можете видеть, есть два контура, один для горячей воды, а другой для холодной воды. Резервуар не ставил так как мало что меняется и иногда включается на самом насосе. Для более холодного контура рекомендуется небольшой резервуар, так как увеличение поверхности приведет к утечке холода в горячую среду.

Вы можете поместить элемент Пельтье поверх ЦП, но эта установка позволяет вам размещать несколько элементов Пельтье один за другим, а элементы Пельтье обычно больше, чем сокет ЦП.

Проблема с этой настройкой заключается в том, что если Пельтье выходит из строя или ЦП постоянно выделяет больше тепла, чем может отвести Пельтье, холодный контур будет становиться все горячее и горячее, пока вода не закипит от тепла ЦП. Будем надеяться, что процессор затормозится до этого и предотвратит взрыв всего этого.

Хорошая вещь в установке заключается в том, что если Пельтье превосходит ЦП, система будет становиться все холоднее и холоднее, пока разница температур с обеих сторон Пельтье не станет слишком большой, так что ЦП превзойдет производительность, и вы получите равновесие.Если вы запустите это на максимальной мощности для Пельтье, dT в конечном итоге достигнет около 40-50ºC (когда ЦП простаивает), и если горячая сторона будет 40ºC, холодная сторона будет при -10ºC, замерзая вода. Еще раньше вы получите сильную конденсацию, поэтому будьте осторожны.

Я хотел что-то, что не полагается полностью на Пельтье, чтобы в случае отказа радиатор мог позаботиться о тепле ЦП. Это открытый цикл :

Существует один общий контур, в котором та же вода, которая была охлаждена, используется для получения тепла от элемента Пельтье после того, как ЦП использовал мощность охлаждения.

В зависимости от того, кого вы спросите, на первый взгляд это может показаться отличной или ужасной идеей. После некоторой математики это кажется очень плохим; но я покажу позже, потому что это интересно. И нет, он не тратит энергию впустую, кроме его неспособности накапливать холод на стороне процессора. Его можно настроить, чтобы он работал, но выглядит… странно.

Итак, как только что было сказано, проблема здесь в том, что он не может накапливать холод в ЦП, когда Пельтье превосходит по теплу, но также выполняет незначительную работу, когда Пельтье работает ниже тепловыделения ЦП.Так что особо не стоит.

Единственное, что хорошо, это то, что Пельтье может перестать работать в любой момент, и радиатор вступит во владение. Это очень безопасная установка.

Отсюда видно, что у нас явный победитель, так что давайте посчитаем!

Замкнутый цикл сборки

Я попытался смоделировать ThreadRipper с TDP 250 Вт, но это просто безумие. Даже не утруждайте себя просьбой добавить два графических процессора, которые дадут вам около 1000 Вт без элементов Пельтье, что явно выходит за пределы диапазона для сборки элементов Пельтье, требующей безумного охлаждения и мощности.Если только вы не планируете использовать его как комнатный обогреватель и не планируете использовать корпус, подобный этому:

. Raijintek Enyo — самый большой монстр в корпусах, которые я когда-либо видел цель — 100 Вт мощности охлаждения.

Первое, что нам нужно знать, это при какой температуре вода попадает из радиатора в Пельтье. В принципе, чем он ниже, тем лучше все будет работать; так что ставьте максимально большой радиатор.Я предполагаю, что он остынет до 35ºC. Тогда, если мы нацелимся на dT 20ºC на Пельтье, наш процессор должен работать при 15ºC. Этого должно быть достаточно для некоторого дополнительного разгона, избегая при этом точки росы в большинстве климатических условий.

При dT 20ºC максимальный КПД датчика Пельтье составляет 1,4 при 7 В, что обеспечивает мощность охлаждения около 25 Вт. Это нормально, мы просто будем использовать четыре элемента Пельтье вместо одного на 100 Вт мощности. Модули Пельтье будут потреблять дополнительно 71 Вт, поэтому радиатор вместо этого должен работать с 171 Вт.(Радиатор должен иметь мощность в несколько раз выше, чтобы снизить температуру до уровня 15ºC на процессоре).

Теперь нам понадобятся датчики температуры, контроллер и регулятор. Когда система достигает желаемой температуры, ее необходимо остановить, чтобы предотвратить образование инея и конденсации. Вместо того, чтобы активно регулировать напряжение, что сложно, мы могли бы просто подключить каждые 2 модуля Пельтье последовательно, и если мы получим питание от шины 12 В, каждый элемент Пельтье получит 6 В.Таким образом, регулятору нужно только включать и выключать модули в зависимости от температуры, что можно сделать с помощью полевого МОП-транзистора или реле; оба действительно эффективны. Активное регулирование напряжения влечет за собой потери и сложные схемы, которых мы могли бы избежать для простоты; но есть уже построенные решения:

Контроллеры температуры – TE Tech Products

Если вы выберете один из них, он сможет точно регулировать мощность, обеспечивая максимальную эффективность для любого сценария.

Как видите, это работает, так почему же все говорят «не делайте этого?». Ну, это не стоит хлопот.

Во-первых, если радиатор смог понизить температуру 172 Вт до 35ºC, он, вероятно, способен довести температуру процессора мощностью 100 Вт до 32ºC, что уже очень хорошо.

Во-вторых, стоимость: 170 евро за датчики Пельтье, 200 евро за регулятор и 30 евро за дополнительную помпу — это примерно 400 евро, которые вы могли бы потратить на лучший процессор, который наверняка превзойдет ваш текущий разогнанный процессор.

Так что, если нет лучшего процессора? Затем мы нацеливаемся на охлаждение около 400 Вт, поэтому добавьте еще 286 Вт для элемента Пельтье. По стоимости вам понадобится шестнадцать вместо четырех, так что это около 930 евро на решение Пельтье. И ваш поставщик электроэнергии будет очень доволен этим, это определенно хорошо, верно?

Этот тип сборки подойдет только некоторым энтузиастам, больше для любопытства и игры, чем для сырой производительности. Надеюсь, это помогло!

С.С.: Я не забыл про расчеты по схеме открытого цикла и раньше, скоро добавлю обновление только для них.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Родственные

Вопрос: Как сделать самодельное охлаждающее устройство без модуля Пельтье

Работает ли помещение льда за вентилятором?

По данным GHI, установка ведерка со льдом перед вентилятором в качестве самодельного блока переменного тока столь же эффективна. «Когда воздух проходит над льдом, он охлаждается и циркулирует по комнате освежающе холодным воздухом», — объясняют они.

Насколько эффективен термоэлектрический охладитель?

В холодильных установках термоэлектрические соединения имеют примерно 1/4 КПД (КПД) по сравнению с обычными средствами (охлаждение с компрессией пара): они обеспечивают около 10–15% эффективности идеального холодильника, работающего по циклу Карно, по сравнению с 40–60%, достигнутыми обычные системы компрессионного цикла (реверс.

Насколько хороши термоэлектрические охладители?

ПРИГОВОР. Термоэлектрические холодильники и обогреватели — отличный, недорогой и простой вариант, если вы ищете способ сохранить напитки прохладными, а обед — теплым в дороге.Но дольше, чем пару дней, и вам, вероятно, лучше инвестировать в портативный холодильник.

Почему Пельтье не используется в переменном токе?

Недостатки систем Пельтье Не могут обеспечить низкие температуры (ниже 10°C) Не очень энергоэффективны по сравнению с системами на основе компрессора (хотя технология управления позволяет более точно измерять охлаждение, чем с компрессором, поэтому эти системы могут быть энергетически -эффективен при малых перепадах температур) 20 августа 2019 г.

Как сделать охладитель Пельтье?

Изготовление мощного кулера на элементах Пельтье Шаг 1. Соединяем радиаторы и элементы Пельтье.Шаг 2: Вырежьте отверстие в крышке кулера. Шаг 3: Прикрутите теплообменник к крышке. Шаг 4: Установка электрики на место. Шаг 5: Добавление теплоизоляции. Шаг 6: Фиксация ручки. Шаг 7: Тестирование. Шаг 8: Улучшение!.

Являются ли солнечные панели термоэлектрическими?

Для производства солнечной тепловой энергии часто требуются большие и дорогие механические двигатели. Солнечно-термоэлектрические преобразователи используют эффективные термоэлектрические материалы и концентраторы для повышения эффективности, стоимости, температурной чувствительности, накопления энергии и размера системы.

Что такое термоэлектрический модуль?

Модуль Пельтье (термоэлектрический модуль) представляет собой модуль терморегулирования, обладающий как «согревающим», так и «охлаждающим» эффектом. Пропуская электрический ток через модуль, можно изменять температуру поверхности и поддерживать ее на заданном уровне.

Можете ли вы построить свой собственный холодильник?

Если вы готовы потратить деньги на комплектующие, вполне возможно собрать холодильник своими руками дома за небольшую часть стоимости покупки в магазине.

Можно ли превратить холодильник в морозильник?

Преобразование холодильника

Возможность превратить любой холодильник в настоящий холодильник или морозильник — без каламбура — довольно круто. Существующий холодильник можно даже превратить в холодильник или холодильник! Охлаждающий блок замерзнет до емкости 50 литров, если предположить, что 2 дюйма изоляции окружают дно, боковые стороны и крышку.

Как сохранить прохладу в комнате без кондиционера?

Как сохранять прохладу без кондиционера Примите холодный душ или ванну.Используйте холодные мочалки на шее или запястьях. Используйте коробчатые вентиляторы. Закройте шторы или жалюзи. Спите в дышащем белье. Спать в подвале. Не охлаждайте и не замораживайте одеяла или одежду. Закройте двери неиспользуемых помещений.

Как охладить комнату без кондиционера?

Лучшие портативные охлаждающие устройства Днем задергивайте шторы и пользуйтесь тёмными. Открывайте окна и межкомнатные двери ночью. Поместите лед или прохладную воду перед вентилятором. Отрегулируйте потолочный вентилятор в зависимости от сезона.Спи спокойно. Впустите ночной воздух. Обновите все свои лампы накаливания, люминесцентные и другие лампочки до светодиодных.

Делает ли мокрое полотенце вентилятор прохладнее?

Испарительное охлаждение может помочь вам сохранять прохладу в жаркий день. Размещение влажного полотенца перед вращающимся вентилятором изображает элементарный пример испарительного охлаждения. Вода поглощается воздухом всякий раз, когда сухой воздух проходит над водой. Тепло от горячего воздуха передается воде с более низкой температурой, в результате чего воздух становится более холодным.

Вы кладете лед перед вентилятором или за ним?

Поставьте миску со льдом перед настольным вентилятором. По мере таяния льда вентилятор будет дуть в вашу сторону более холодным воздухом. Конечно, вы должны быть достаточно близко, чтобы пользоваться преимуществами.

Какой самый быстрый способ охладить комнату с помощью вентилятора?

Поставьте неглубокую миску со льдом, пакеты со льдом или бутылку с замороженной горячей водой за вентилятором, и он быстро распространит холод по всей комнате. Чтобы сохранять прохладу ночью, вы можете имитировать эту технику с веером и льдом с помощью небольшого вентилятора на прикроватной тумбочке и пульверизатора с охлажденной водой.

Холодит ли помещение льдом?

Охлаждение комнаты льдом — отличный способ понизить температуру без больших затрат. И, к счастью, процесс очень прост — все, что вам нужно, это миска, вентилятор и немного льда.

Насколько холодными могут быть термоэлектрические охладители?

Интеграция адаптированной версии каскадной охлаждающей плиты TECA с жидкостным охлаждением сделала продукт клиента возможным: они могут достигать температуры от минус 70 °C до плюс 80 °C.

Термоэлектрические охладители потребляют много электроэнергии?

Преимущества термоэлектрического охлаждения В охладителе небольшого размера эти системы также достаточно эффективны и могут потреблять меньше электроэнергии, чем блок на основе компрессора того же размера. Термоэлектрическое охлаждение также позволяет очень точно контролировать температуру с точностью до 0,1 градуса при определенных условиях.

Сколько времени остывают термоэлектрические охладители?

Средний кулер способен примерно на 38-40 градусов ниже.Лучше всего загружать в холодильник предварительно охлажденные продукты или напитки. Как правило, требуется около одного часа на фунт материала, загруженного в охладитель, чтобы снизить его температуру от комнатной до максимально холодной.

Может ли Пельтье генерировать электричество?

Модуль Пельтье позволяет превращать тепло в электричество. Поскольку вы можете разместить его в местах, которые в любом случае обычно теплые, вырабатываемое электричество в некотором смысле «бесплатно», хотя лучше всего оно работает, когда одна сторона модуля холодная, а другая горячая.

Что вызывает эффект Пельтье?

Эффект Пельтье Когда ток протекает через места соединения двух проводников, в одном соединении отводится тепло и происходит охлаждение. Тепло отводится в другом соединении. Основное применение эффекта Пельтье — охлаждение. Однако эффект Пельтье также можно использовать для нагрева или регулирования температуры.

Стоит ли покупать кулеры на 12В?

Качественный, прочный, крутой: опять же, если у вас есть бюджет, холодильник/холодильник/морозильник Dometic 12 В – одно из лучших, которые вы можете приобрести.Как и в случае с ARB, описанным выше, высокая цена обеспечивает превосходную надежность (хотя dometic стоит почти на 200 долларов меньше, чем ARB).

Как сделать настольный охладитель Пельтье | Пользовательский

Кондиционирование воздуха и охлаждение являются распространенными способами сделать помещение более прохладным, чем окружающая среда. Эти два набора технологий обычно используют жидкую или газообразную среду для отвода тепла из охлаждаемой области и использования вентиляторов для его отвода.

Несмотря на эффективность, эти машины требуют компрессоров, насосов и многих других устройств для правильной работы, что делает их тяжелыми и громоздкими.Что, если вместо охлаждения всего здания или даже упаковки газированных напитков мы хотели бы охладить один стакан апельсинового сока? Для этого нам понадобится другая технология охлаждения — термоэлектрический модуль.

Что такое термоэлектрический эффект?

Короче говоря, термоэлектрический эффект представляет собой прямое преобразование тепла в электричество и наоборот. Его можно разделить на эффект Зеебека, эффект Пельтье и эффект Томсона.

Эффект Зеебека — это преобразование разницы температур в электричество, а эффект Пельтье — преобразование электричества в разницу температур.Эти эффекты можно испытать только с термоэлектрическими модулями. Эти твердотельные тепловые насосы перемещают тепло с одной стороны на другую после подачи напряжения или вырабатывают электричество, если одна сторона холодная, а другая горячая.

Эффект Томсона используется для точного расчета двух других эффектов для различных материалов.

Теперь, когда вы знаете о термоэлектрическом эффекте, мы можем сосредоточиться на модулях Пельтье, которые мы будем использовать в этом проекте.

Что такое модуль Пельтье?

Охладители Пельтье представляют собой термоэлектрические модули, предназначенные для использования эффекта Пельтье на стыке полупроводников, легированных N и P.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.