A hűtőberendezések és a léghűtési rendszerek a mindennapi élet elengedhetetlen elemei. A szabványos hűtőközeg-alapú volumetrikus kialakítások azonban nem alkalmasak mobil alkalmazásokhoz, például hűtőtáskákhoz. Ilyen esetekben a Peltier-effektus működésén alapuló eszközöket alkalmazzák, amelyeket ebben az anyagban részletesen tárgyalunk.
A Peltier-elem vagy termoelektromos hűtő két p- és n-típusú vezetőképességű elemből álló hőelemen alapul, amelyeket összekötő rézlemez köt össze. A részletek a legtöbb esetben bizmutból, tellúrból, antimonból és szelénből készülnek. Az ilyen eszközöket háztartási hűtőrendszerekben használják, energiatermelésre is képesek.
Tartalom
Ami
A jelenség és a Peltier kifejezés Jean-Charles Peltier francia tudós 1834-es felfedezésére utal.A felfedezés lényege, hogy folyamatosan hő szabadul fel vagy nyel el azon a területen, ahol két különböző irányú vezeték érintkezik, amelyeken elektromos áram folyik.
A klasszikus elmélet így magyarázza ezt a jelenséget: elektromos áram segítségével az elektronok a fémek között gyorsulnak vagy lassulnak, a különböző vezetőképességű fémvezetők érintkezési potenciálkülönbségétől függően. A Peltier-elemek így hozzájárulnak a mozgási energia hővé alakításához.
A második vezetőn az ellenkező hatás lép fel, ahol a fizika alaptörvénye alapján energia-utánpótlásra van szükség. Ez a helyzet a termikus oszcilláció folyamata miatt következik be, amelynek eredményeként a második vezető féme lehűl.
A modern technológiák segítségével lehetőség nyílik maximális termoelektromos hatású Peltier modul gyártása.
Eszköz és működési elv
A modern Peltier modulok olyan kialakításúak, amelyben két szigetelőlemez van, és ezek közé szigorú sorrendben csatlakoznak hőelemek. Ennek az elemnek a szabványos sémája a működésének jobb megértése érdekében az ábrán látható.
A szerkezeti elemek megnevezése:
- A - érintkezők, amelyek segítségével az áramforráshoz való csatlakozás történik;
- B - forró felület;
- C - hideg oldal;
- D - rézvezetők;
- E jelentése p-átmeneti félvezető;
- F egy n-típusú félvezető.
Az elem úgy készül, hogy a polaritás alapján mindkét felület p-n vagy n-p átmenettel érintkezzen. A p-n érintkezők felmelegszenek, és az n-p hőmérséklet csökken.Ennek eredményeként DT hőmérséklet-különbség jelenik meg az elem végein. Ez a hatás azt jelenti, hogy a modul elemei között mozgó hőenergia a polaritástól függően szabályozza a hőmérsékleti rendszert. Figyelembe kell venni azt is, hogy a polaritás változása esetén a meleg és hideg felületek megváltoznak.
Műszaki adatok
A Peltier elem műszaki paraméterei a következő értékeket veszik fel:
- hűtőteljesítmény (Qmax) - az áramkorlát és a modul végei közötti hőmérsékletkülönbség alapján számítva. Mértékegység - Watt;
- korlátozó hőmérséklet-különbség (DTmax) - fokban mérve, ez a jellemző az optimális feltételekhez van megadva;
- Az Imax a nagyobb hőmérsékletkülönbség biztosításához szükséges maximális elektromos áram;
- Umax határfeszültség, amely ahhoz szükséges, hogy az Imax elektromos áram elérje a DTmax maximális hőmérséklet-különbséget;
- Ellenállás - az eszköz belső ellenállása Ohmban mérve;
- A COP a Peltier modul hatásfokának vagy hatásfokának együtthatója, amely a hűtés és az energiafogyasztás arányát tükrözi. Az eszköz jellemzőitől függően az olcsó készülékek esetében a mutató 0,3-0,35, a drágább modelleknél 0,5-ig terjed.
A mobil Peltier elem előnyei a kis méretek, a folyamat megfordíthatósága, valamint a hordozható elektromos generátorként vagy hűtőszekrényként való felhasználás lehetősége.
A modul hátránya a magas költség, az alacsony hatásfok 3-on belül, a magas energiaköltségek és a hőmérséklet-különbség folyamatos fenntartásának szükségessége.
Alkalmazás
Még az alacsony hatékonysági együttható figyelembevételével is, a Peltier modulban lévő lemezeket széles körben használják mérő-, számítástechnikai eszközökben, valamint hordozható háztartási készülékekben. Itt található azoknak az eszközöknek a listája, amelyekben a modellek szerves részét képezik:
- hordozható hűtőberendezések;
- kis villamosenergia-termelők;
- hűtőkomplexumok PC-kben és laptopokban;
- hűtők ivóvíz fűtésére és hűtésére;
- légszárítók.
Hogyan csatlakozz
A Peltier modult saját maga is csatlakoztathatja, nem igényel sok időt és erőfeszítést. A kimeneti érintkezőket állandó feszültséggel kell ellátni, amely a készülék használati útmutatójában van feltüntetve. A piros vezeték a pozitívhoz, a fekete pedig a negatívhoz csatlakozik. Vegye figyelembe, hogy a polaritás felcserélésekor a fűtött és hűtött felületek helyet cserélnek.
Csatlakoztatás előtt ajánlatos ellenőrizni az elem működőképességét. A készülék ellenőrzésének egyik egyszerű és megbízható módja a tapintási módszer: ehhez csatlakoztatni kell a készüléket egy elektromos áramforráshoz, és meg kell érinteni a különböző érintkezőket. Egy normálisan működő készülékben egyes érintkezők melegek, míg mások hidegek.
Ellenőrizheti multiméterrel és öngyújtóval is. Ehhez csatlakoztatnia kell a szondákat a készülék érintkezőihez, az öngyújtót oldalra kell vinnie, és figyelnie kell a multiméter leolvasását. Ha a Peltier elem normál üzemmódban működik, a fűtési folyamat során az egyik oldalon elektromos áram keletkezik, és a feszültségadatok megjelennek a multiméter képernyőjén.
Hogyan készítsünk barkácsoló peltier elemet
A Peltier elem otthoni gyártása nem praktikus az alacsony költség és a speciális ismeretek szükségessége miatt egy működőképes elem létrehozásához. Azonban saját kezűleg is összeállíthat egy hatékony mobil termoelektromos generátort, ami jól jön vidéken vagy egy kempingben.
Az elektromos feszültség stabilizálása érdekében magának kell összeállítania egy szabványos átalakítót az L6920 IC chipen. A készülék bemenetére 0,8-5,5 V feszültséget kell adni, a kimeneten pedig 5 V-ot fog termelni, ez az érték elegendő a mobil eszközök akkumulátorának normál üzemmódban történő töltéséhez. Ha szabványos elektronikus Peltier-eszközt használnak, akkor a fűtött felület hőmérsékleti határát 150 fokra kell korlátozni. A hőmérséklet-szabályozás megkönnyítése érdekében célszerű egy vízforralót forrásban lévő vízzel használni, akkor a modell nem melegszik fel 100 fok fölé.
A Peltier lemezeket széles körben használják a modern háztartási készülékek hűtésére, légkondicionálókban, az eszköz hatékonysága bizonyított, különösen a hőkezelés stabilizálása és az erős processzor hűtése. A Peltier elem alapján gyakran otthoni nyaralókba vagy autókba készítenek hatékony mobil hűtőszekrényeket, amelyek a radiátort táplálják. A folyamat visszafordíthatósága miatt a saját gyártású elemeket mobil kiserőművekként használják áramforrás nélküli területeken.
Hasonló cikkek:
