Peltieri elemendid – jahutamine ja soojendamine

Standardsetel termoelektrilistel moodulitel on pöördpõhimõte. Selles artiklis räägime Peltier-Seebecki moodulite kasutamisest soojusvahetites ja toome näite veejahuti ja õhu põhijahutussüsteemi kokkupanekuks koos taaskäivitamise võimalusega (soojendamine)..

Jahutamiseks kasutatavate termoelektriliste moodulite (TEM) tööpõhimõte põhineb Seebecki efektil – Peltieri efektile vastupidisel protsessil. Peamine element on sama TEM, mida kirjeldati esimeses osas. Kui termopaaride väljale rakendatakse alalisvoolu, täheldatakse keraamilise plaadi tasapindadel temperatuuride erinevust. See on termodünaamilisel protsessil põhinev fakt, mida me ei kirjelda (et mitte väsitada teaduslike arvutustega), vaid näitame, kuidas seda igapäevaelus rakendada..

Märge.Nende üksuste ehitamiseks, mille juhised on toodud allpool, vajate põhilisi praktilisi oskusi elektriahelate kokkupanekuks. Antud sõlmede mudelid on ligikaudsed ja neid saab kapteni äranägemisel asendada sarnaste (või suuremate / vähem võimsatega).

Kuidas enda vett jahedamaks muuta

Tähelepanelik lugeja on juba aru saanud, et esimesest osast koosnevat “imeämber” saab vedeliku jahutamiseks, kui juhite seda “vastupidises suunas” alalisvoolu ühendamise teel.

TEM-e kasutatakse igas vesijahutis. Selle tehase seadme analoogi on oma kätega täiesti võimalik ehitada, samal ajal kui see töötab mitte halvemini. Kirjeldame toimimise põhimõtet ja montaažiskeemi. Paigutuse ja kujundusvalikuid saab valida vastavalt oma vajadustele. Näiteks tehke see kaasaskantavaks või statsionaarseks, integreerituna köögimööbli või joogiveetöötlussüsteemiga. Viimane võimalus on optimaalne, kuna süsteemi jahutust kontrollitakse (toiteallika korral).

Selleks vajame:

1. Nelinurkne suletud roostevabast terasest konteiner mõõtmetega 100x100x30 (kolb-soojusvaheti), keermestatud väljalaskeavadega? tolli lühikestel külgedel. See on ainus element, mille valmistamise tellib kõige paremini tehase käsitööline..
2. Joogiveetrass koos sisseehitamisega? tolli (paagist või veevärgist).
3. Reguleeritava voolutugevusega 10–12-voldine toiteallikas.
4. Termoelektrilised moodulid TEC1-12705 (40×40) – 2 tk..
5. Traadi ristlõige 0,2 mm.
6. Kuumsulamliim või termopasta.
7. 2 kanali klahv (lülituslüliti, nupp).
8. Segisti, jootekolb, joodis.

Kuuma liimi abil kinnitame kolvi TEM-i. Me ühendame juhtmed sobivates rühmades (pluss ja miinus). Me määrame võtme mugava asukoha, võttes arvesse remondi ajal asendamise võimalust ja kasutamise ajal juurdepääsetavust. Kaasame selle diagrammi. Me ühendame juhtmed toiteallikaga. Viime läbi vooluringi katsed.

Tähelepanu! Katsetamisel piirduge ainult õige toimimise fakti järgimisega, kuid ärge proovige maksimaalset koormust kuivatada anda – see võib põhjustada TEM-i tõrke (seda ei saa parandada).

Seejärel ühendame soojusvaheti kolvi sisselaskeühenduse veevarustuskanaliga ja väljalaskevooliku (elastse või jäiga) kraaniga.

Täidame süsteemi veega ja seadistame optimaalse voolutugevuse vajaliku joa rõhu juures. Optimaalne pea on pisut tugevam kui gravitatsioon. Sellest piisab jaheda joogivee sissevõtmiseks. Ülejäänud nüansid – kinnitusdetailid, traadi pikkus, asukoht – on mõlemal juhul puhtalt individuaalsed.

Seda põhisüsteemi saab arendada ja täiustada. Näiteks paigaldage soojusvahetisse termostaat ja lisage see vooluringi võtme (lülituslüliti) asemel – see sobib, kui pidevalt vajatakse teatud temperatuuriga vett. Soojusvaheti kolb võib täiendava veeionisatsiooni jaoks olla valmistatud hõbedast. Kaasates süsteemi püsipinge EK-1674 astmelise muunduri, saate vähendada energiatarvet minimaalseks.

Jahuti ehituse maksumuse arvutamine:

Nimi	Ühik rev.	Kogus	Ühiku hind / hõõruda.	St, hõõru.
Roostevabast terasest soojusvaheti (tööga)	PCS.	1	1000	1000
TEM TEC1-12705 (40×40), 53 vatti	PCS.	2	300	600
Toiteallikas	PCS.	1	300	300
Võti	PCS.	1	50	50
0,2mm juhtmed	m	viis	6	kolmkümmend
Kuum liim (termopasta) Radial 2 ml	PCS.	1	150	150
Torud, liitmikud, voodrid	–	–	300	300
Kokku				2430

Selles süsteemis ei kasutata radiaatorit, kuna seatud eesmärk – väikese koguse vee (300 ml) jahutamine (kuid mitte külmutamine) – saavutatakse ilma selleta..

Kuidas mini-külmikut, jahutit või konditsioneerit ise termoelektrilistele moodulitele valmistada?

Keerulisem ülesanne on õhu jahutamine. Kui vee puhul tagab jahuti efektiivsuse söötme (vesi – õhk) tiheduse erinevus, siis homogeense keskkonna (õhk – õhk) korral on olukord keerulisem. Peamine raskus on temperatuuri eemaldamine TEM-pinna kuumast küljest. Täpsemalt – sünkroonne temperatuuri eemaldamine mõlemalt pinnalt. Kui just käivitate Peltier-Seebecki elemendi, segatakse kuumutatud ja jahutatud õhk ning temperatuur võrdub.

Väikese mahuga kinnistes ruumides (kuni 0,7 m³) kahepoolse õhu väljalaskeavaga TEM-põhine jahutussüsteem on üsna rakendatav. See võimaldab teil ehitada uue jahutuskasti või anda vanale külmikule (sügavkülmikule) teise elu. Selleks peate süsteemi pisut keerukamaks muutma, lisades paar vastastikuse võimsusega väljatõmbeventilaatorit, temperatuurirelee, radiaatoriga radiaatori ja kasutades tõhusamaid termoelektrilisi mooduleid.

Vajame (ühe baasjahutuspunkti jaoks):

1. TEM TES1-12712 (40Х40), 106 vatti – 1 tk.
2. Ventilaator RQA 12025HSL 110VAC (või võimsam) – 2 tk..
3. Radiaator HS 036-100 (100x85x25 mm).
4. Termostaat TAM-133-1m (temperatuurilüliti anduriga).
5. Alalisvoolu toide 12 V, 6 A (reguleeritav).
6. Duralumiiniumplekk.
7. Traadid, termomäärded, kinnitusdetailid

Valmis kastis, jahutatud tsooni ülemises osas, teeme ristkülikukujulise akna mõõtmetega 100×100 mm. Me lõikasime välja kaks duralumiiniumist plaati mõõtmetega 130×130 mm ja 180×180 mm. Fikseerime ventilaatori väiksema plaadi keskele nii, et õhuvool jääks 1 cm .Me paigaldame temperatuuri lüliti kasti sisse. Paigaldame väiksema plaadi kasti seest (ventilaatori abil karbi sees) kruvidele või neetidele hermeetiku kaudu. Liimime paigaldatud plaadile TEM-id ja toome juhtmed välja. Me lõikame välja ja painutame suure plaadi nii, et see sobib paigaldusavasse, kuid samal ajal on küljed, et kinnitada see kasti seina külge väljastpoolt. Selle külge kinnitame radiaatori ja teise ventilaatori. Määrige kergelt TEM termopastaga ja kinnitage plaat tihendusvahendi abil kasti seinale.

Tähelepanu! TEM-ala ja plaadi vahel peab olema maksimaalne kontakt!

Kogume elektriskeemi. Soovitame ventilaatorid sisse lülitada konstantse maksimaalse võimsusega ja TEM-i voolu regulaatori kaudu. See tagab eri režiimides töötamisel (mitte täisvõimsusel) tõhusa temperatuuri eemaldamise ja õhu segunemise..

Selle disaini eelised:

• vaikne töötamine võrreldes kompressor-külmikutega;
• mehhanismide ja liikuvate osade puudumine, hõõrdejõud (mitte midagi murda);
• ei kasutata soojusülekande vedelikke (freoon);
• energiatarve kokku umbes 200 vatti;
• saate disaini uuendada, jõudlust muuta;
• üksikute üksuste kättesaadavus ja hooldatavus.

Puudused:

• duralumiiniumplaatidel võib ilmneda kondensatsioon;
• väline juhtseade;
• paljud tegurid ja töö nüansid selguvad kasutamise ajal empiiriliselt;
• väike kasutusala.

Külmiku ja kliimaseadme põhijahutussüsteemi ehituse maksumuse arvutamine:

Nimi	Ühik rev.	Kogus	Ühiku hind / hõõruda.	St, hõõru.
TEM TES1-12712 (40Х40), 106 vatti	PCS.	1	600	600
Ventilaator RQA 12025HSL 110VAC	PCS.	2	150	300
Duralumiinium 3 mm	PCS.	1	300	300
Alalisvoolu toide	PCS.	1	300	300
Termostaat TAM-133-1m	PCS.	1	250	250
Radiaator HS 036-100	PCS.	1	220	220
Juhtmed, termomäärded, kinnitusdetailid, joodis	–	–	300	300
Kokku				2270

Põhimõtteliselt on see disain valmis sisseehitatud õhukonditsioneer, mida saab paigaldada auto, traktori kabiini, kinnisesse vannitoasse või turvakabiini. Peate lihtsalt mõtlema konstruktiivsele kaitsele atmosfääri sademete eest.

TEC1-12712 mooduli energiareserv on üsna suur. Temperatuuri amplituud elemendi külgedel võib ulatuda 50 kraadini. Õhutemperatuuril +27 ° C ja vedela jahutussüsteemi (radiaatori + ventilaatori) abil saab väljalaskeavast eraldada muljetavaldava miinus 25 ° C! See võimaldab teil luua kompressorita ja vaikseid sügavkülmikuid isegi kodus.

Kus mujal kasutatakse termoelektrilisi mooduleid?

Peltier-Seebecki efekti on teada juba alates 1840. aastatest. Tänu füüsikaseaduste stabiilsusele on seda tänapäevani aktiivselt kasutatud. Termoelektriline moodul leiab alati koha, kus on üleliigset energiat või on vaja soojust kiiresti ja vaikselt üle kanda.

Termoelektriliste moodulite peamised rakendused:

1. Mikroskeemide jahutamine. Ventilaatorid kui peamine soojusvaheti on minevik. Neid asendab kompaktne, vaikne ja peaaegu igavene TEM.
2. Masinaehitus. Isegi kõige kaasaegsem ICE tekitab põlemiskambrist heitgaase. Insenerid kasutavad oma soojust Peltieri elementide abil lisaenergia tootmiseks. Kogutud energia suunatakse tagasi mootorisüsteemidesse, kuid alalisvoolu kujul, mis säästab kütust.
3. Seadmed. Kõik ülalkirjeldatud, pluss enamik jahutamiseks või soojendamiseks kasutatavaid kodumasinaid (va kompressoriga külmikud).

Ja lõpuks väike saladus. Meie moodulil on peaaegu suurepärane omadus – pöörduvus. See tähendab, et kui alalisvoolu polaarsus pööratakse mooduli juhtmetel ümber (lüliti abil), siis kuum ja külm pind on vastupidised. Jahuti muutub küttekehaks, külmik muutub soojuskambriks (inkubaatoriks) ja konditsioneer muutub väikese energiatarbega ventilaatorküttekehaks. Selle jaoks ei pea seadme skeemi muutma. Muutke lihtsalt polaarsust.

Seda põhimõtet kasutatakse seadmes, mida nimetatakse rekuperaatoriks. See on kast, mis koosneb kahest isoleeritud kambrist, mis on ventilaatorite abil üksteisega ühendatud. Peltieri moodulite abil soojendatakse väljastpoolt tulevat õhku ruumist eemaldatud kuumutatud õhust eraldatud energia abil. Seade võimaldab säästa maja kütmisel.