Standaard thermo-elektrische modules hebben een omgekeerd werkingsprincipe. In dit artikel zullen we het hebben over het gebruik van Peltier-Seebeck-modules in warmtewisselaars en een voorbeeld geven van het samenstellen van een waterkoeler en een basiskoelsysteem voor lucht met de mogelijkheid om opnieuw op te starten (verwarming).
Het werkingsprincipe van thermo-elektrische modules (TEM), gebruikt voor koeling, is gebaseerd op het Seebeck-effect – het tegenovergestelde proces van het Peltier-effect. Het belangrijkste element is dezelfde TEM die in het eerste deel is beschreven. Wanneer gelijkstroom wordt toegepast op het veld van thermokoppels, wordt een temperatuurverschil waargenomen op de vlakken van de keramische plaat. Dit is een feit dat is gebaseerd op een thermodynamisch proces, dat we niet zullen beschrijven (om niet moe te worden van wetenschappelijke berekeningen), maar we zullen laten zien hoe we het in het dagelijks leven kunnen toepassen..
Notitie.Om de eenheden te bouwen, waarvan de instructies hieronder worden gegeven, heeft u praktische basisvaardigheden nodig bij het samenstellen van elektrische circuits. De gegeven modellen van knooppunten zijn bij benadering en kunnen naar goeddunken van de meester worden vervangen door vergelijkbare (of meer / minder krachtige).
Hoe u uw eigen waterkoeler kunt maken
De veeleisende lezer heeft al begrepen dat de “wonderlepel” uit het eerste deel kan worden gebruikt om de vloeistof te koelen als je hem “in tegengestelde richting” laat lopen door een gelijkstroom aan te sluiten.
TEM’s worden in elke waterkoeler gebruikt. Het is heel goed mogelijk om met uw eigen handen een analoog van dit fabrieksapparaat te bouwen, terwijl het niet slechter zal werken. We zullen het werkingsprincipe en het montageschema beschrijven. De lay-out- en ontwerpopties kunnen worden geselecteerd op basis van uw eigen behoeften. Maak het bijvoorbeeld draagbaar of stationair, geïntegreerd in keukenmeubilair of een drinkwaterbehandelingssysteem. De laatste optie is optimaal, aangezien de koeling in het systeem wordt geregeld (bij stroomtoevoer).
Hiervoor hebben we nodig:
- Rechthoekige platte verzegelde roestvrijstalen container met afmetingen 100x100x30 (kolf-warmtewisselaar) met schroefdraaduitgangen op? inches aan de korte zijden. Dit is het enige element waarvan de productie het best kan worden besteld door een meester in de fabriek.
- Drinkwatervoorziening met fitting ingeschakeld? inches (van tank of watervoorziening).
- 10-12 volt voeding met instelbare stroomsterkte.
- Thermo-elektrische modules TEC1-12705 (40×40) – 2 st..
- Draaddoorsnede 0,2 mm.
- Smeltlijm of koelpasta.
- Sleutel voor 2 kanalen (tuimelschakelaar, knop).
- Kraan, soldeerbout, soldeer.
Gebruik hete lijm om de TEM op de kolf te bevestigen. We verbinden de draden in de juiste groepen (plus en min). We bepalen een geschikte locatie voor de sleutel, rekening houdend met de mogelijkheid van vervanging tijdens reparatie en toegankelijkheid tijdens gebruik. We nemen het op in het diagram. We verbinden de draden met de voeding. We voeren circuittesten uit.
Aandacht! Beperk u bij het testen tot het observeren van het feit van de juiste werking, maar probeer niet de maximale lading droog te houden – dit kan leiden tot het falen van de TEM (kan niet worden gerepareerd).
Vervolgens verbinden we de inlaatfitting van de warmtewisselaarkolf met het watertoevoerkanaal en de uitlaat met de slang (flexibel of star) met de kraan.
We vullen het systeem met water en stellen de optimale stroomsterkte in bij de benodigde jetdruk. Het optimale hoofd is iets sterker dan de zwaartekracht. Dit is voldoende voor de inname van koel drinkwater. De rest van de nuances – bevestigingsmiddelen, draadlengte, locatie – zijn in elk geval puur individueel.
Dit basissysteem kan worden ontwikkeld en verbeterd. Installeer bijvoorbeeld een thermostaat in de warmtewisselaar en neem deze op in het circuit in plaats van een sleutel (tuimelschakelaar) – deze is geschikt waar constant water van een bepaalde temperatuur nodig is. De warmtewisselaarkolf kan van zilver zijn gemaakt voor extra waterionisatie. Door een step-up converter met constante spanning EK-1674 in het systeem op te nemen, kunt u het stroomverbruik tot een minimum beperken.
De kosten voor het bouwen van een koeler berekenen:
Naam Eenheid rev. Aantal Eenheidsprijs / wrijven. St, wrijven. RVS warmtewisselaar (met werk) STUKS. 1 1000 1000 TEM TEC1-12705 (40×40), 53 watt STUKS. 2 300 600 Stroomvoorziening STUKS. 1 300 300 Sleutel STUKS. 1 50 50 0.2mm draden m vijf 6 dertig Hete lijm (koelpasta) Radiaal 2 ml STUKS. 1 150 150 Buizen, fittingen, voeringen – – 300 300 Totaal 2430 Dit systeem maakt geen gebruik van een radiator met lamellen, aangezien het gestelde doel – koelen (maar niet bevriezen) van een kleine hoeveelheid water (300 ml) – zonder dit wordt bereikt..
Hoe u zelf een minikoelkast, koelmachine of airconditioner op thermo-elektrische modules kunt maken
Een moeilijkere taak is luchtkoeling. Als in het geval van water de efficiëntie van de koeler wordt gegarandeerd door het verschil in dichtheid van de media (water – lucht), dan is in het geval van een homogeen medium (lucht – lucht) de situatie gecompliceerder. De grootste moeilijkheid is het verwijderen van de temperatuur van de hete kant van het TEM-oppervlak. Nauwkeuriger gezegd: synchrone temperatuurverwijdering van beide oppervlakken. Als u net het Peltier-Seebeck-element start, zal de verwarmde en gekoelde lucht zich vermengen en zal de temperatuur gelijk worden.
In kleine ruimtes met een klein volume (tot 0,7 m3) een koelsysteem op basis van een TEM met een dubbelzijdige luchtuitlaat is goed toepasbaar. Hiermee kunt u een nieuwe koelbox bouwen of een oude koelkast (vriezer) een tweede leven geven. Om dit te doen, moet u het systeem een beetje ingewikkelder maken door een paar afzuigventilatoren met wederzijds vermogen, een temperatuurrelais, een radiator met lamellen en efficiëntere thermo-elektrische modules te gebruiken..
We hebben nodig (voor één basiskoelpunt):
- TEM TES1-12712 (40Х40), 106 watt – 1 stuk.
- Ventilator RQA 12025HSL 110VAC (of krachtiger) – 2 st.
- Radiateur HS 036-100 (100x85x25 mm).
- Thermostaat TAM-133-1m (temperatuurschakelaar met sensor).
- DC-voeding 12 Volt 6 Amp (instelbaar).
- Duraluminium blad.
- Draden, thermisch vet, bevestigingsmiddelen
In de afgewerkte doos, in het bovenste deel van de gekoelde zone, maken we een rechthoekig raam met afmetingen van 100×100 mm. We snijden twee duraluminiumplaten uit met afmetingen van 130×130 mm en 180×180 mm. We bevestigen de ventilator zo in het midden van de kleinere plaat dat de luchtstroom 1 cm blijft We installeren de temperatuurschakelaar in de doos. De kleinste plaat monteren we vanaf de binnenkant van de doos (met een ventilator in de doos) op schroeven of klinknagels door middel van een kit. We lijmen de TEM’s op de gemonteerde plaat en halen de draden eruit. We snijden en buigen een grote plaat zodat deze in het montagegat past, maar tegelijkertijd zijn er zijkanten om van buitenaf aan de dooswand te bevestigen. We bevestigen er een radiator en een tweede ventilator aan. Smeer rijkelijk met TEM-koelpasta en monteer de plaat op de dooswand door middel van een kit.
Aandacht! Er moet een maximaal contact zijn tussen het TEM-gebied en de plaat!
We verzamelen het elektrische circuit. We raden aan om de ventilatoren op een constant maximaal vermogen en de stroom voor de TEM via de regelaar in te schakelen. Dit zorgt voor een effectieve temperatuurverwijdering en luchtmenging bij gebruik in verschillende modi (niet op volle capaciteit).
De voordelen van dit ontwerp:
- stille werking in vergelijking met compressorkoelkasten;
- gebrek aan mechanismen en bewegende delen, wrijvingskrachten (niets om te breken);
- vloeibare warmtedragers (freon) worden niet gebruikt;
- totaal stroomverbruik van ongeveer 200 watt;
- je kunt het ontwerp upgraden, de prestaties variëren;
- beschikbaarheid en onderhoudbaarheid van individuele units.
Nadelen:
- condensatie kan optreden op de duraluminiumplaten;
- externe besturingseenheid;
- veel factoren en nuances van het werk worden empirisch onthuld tijdens het gebruik;
- klein toepassingsgebied.
Berekenen van de kosten voor het bouwen van een basiskoelsysteem voor een koelkast en airconditioner:
Naam Eenheid rev. Aantal Eenheidsprijs / wrijven. St, wrijven. TEM TES1-12712 (40X40), 106 watt STUKS. 1 600 600 Ventilator RQA 12025HSL 110VAC STUKS. 2 150 300 Duraluminium 3 mm STUKS. 1 300 300 DC-voeding STUKS. 1 300 300 Thermostaat TAM-133-1m STUKS. 1 250 250 Radiateur HS 036-100 STUKS. 1 220 220 Draden, thermisch vet, bevestigingsmiddelen, soldeer – – 300 300 Totaal 2270 Dit ontwerp is in principe een kant-en-klare inbouwairco die kan worden geïnstalleerd in de cabine van een auto, tractor, in een gesloten volière of in een beveiligingscabine. Het is alleen nodig om na te denken over de constructieve bescherming tegen atmosferische neerslag.
De gangreserve van de TEC1-12712-module is vrij groot. De temperatuuramplitude aan de zijkanten van het element kan oplopen tot 50 graden. Bij een luchttemperatuur in de kamer van +27 ° C en het gebruik van een vloeistofkoelsysteem (radiator + ventilator) haalt u een indrukwekkende minus 25 ° C aan de uitlaat! Zo creëer je zelfs thuis compressorloze en stille vriezers.
Waar worden thermo-elektrische modules anders gebruikt?
Het Peltier-Seebeck-effect is bekend sinds de jaren 1840. Het wordt tot op de dag van vandaag actief gebruikt, dankzij de stabiliteit van de natuurwetten. De thermo-elektrische module zal altijd een plek vinden waar overtollige energie is of het nodig is om snel en stil warmte over te dragen.
De belangrijkste toepassingen van thermo-elektrische modules:
- Koeling van microschakelingen. Ventilatoren behoren tot het verleden als hoofdwarmtewisselaar. Ze worden vervangen door compacte, stille en praktisch eeuwige TEM.
- Machinebouw. Zelfs de modernste ICE genereert uitlaatgassen uit de verbrandingskamer. Ingenieurs gebruiken hun warmte om met Peltier-elementen extra energie op te wekken. De opgevangen energie wordt teruggevoerd naar de motorsystemen, maar in de vorm van gelijkstroom, wat brandstof bespaart.
- Huishoudelijke apparaten. Alles hierboven beschreven, plus de meeste huishoudelijke apparaten die werken voor koelen of verwarmen (behalve compressorkoelkasten).
En nog een laatste klein geheimpje. Onze module heeft een bijna prachtige eigenschap: omkeerbaarheid. Dit betekent dat wanneer de DC-polariteit wordt omgekeerd op de modulekabels (met behulp van een schakelaar), de warme en koude oppervlakken worden omgekeerd. De koeler verandert in een verwarming, de koelkast in een thermische kamer (incubator) en de airconditioner in een energiezuinige luchtverhitter. Hiervoor hoeft u het apparaatschema niet te wijzigen. Verander gewoon de polariteit.
Dit principe wordt gebruikt in een apparaat dat een recuperator wordt genoemd. Het is een doos die bestaat uit twee geïsoleerde kamers, die via ventilatoren met elkaar communiceren. Met behulp van Peltier-modules wordt de koude lucht van buiten opgewarmd door de energie die wordt onttrokken aan de verwarmde lucht die uit de kamer wordt verwijderd. Met het apparaat kunt u besparen op het verwarmen van het huis.
Wat zijn de belangrijkste toepassingen van Peltier-elementen bij het koelen en verwarmen van apparaten?