Πέλτι στοιχεία – ψύξη και θέρμανση

Το περιεχόμενο του άρθρου



Οι τυπικές θερμοηλεκτρικές μονάδες έχουν μια αντίστροφη αρχή λειτουργίας. Σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε για τη χρήση των μονάδων Peltier-Seebeck σε συσκευές ανταλλαγής θερμότητας και θα δώσουμε ένα παράδειγμα συναρμολόγησης ενός ψυγείου νερού και ενός βασικού συστήματος ψύξης αέρα με δυνατότητα επανεκκίνησης (θέρμανση).

Πέλτι στοιχεία. Ψύξη και θέρμανση

Η αρχή της λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών μονάδων (TEM), που χρησιμοποιούνται για την ψύξη, βασίζεται στο φαινόμενο Seebeck – την αντίθετη διαδικασία με το αποτέλεσμα Peltier. Το κύριο στοιχείο είναι το ίδιο ΤΕΜ που περιγράφεται στο πρώτο μέρος. Όταν εφαρμόζεται συνεχές ρεύμα στο πεδίο των θερμοστοιχείων, παρατηρείται διαφορά θερμοκρασίας στα επίπεδα της κεραμικής πλάκας. Αυτό είναι ένα γεγονός που βασίζεται σε μια θερμοδυναμική διαδικασία, την οποία δεν θα περιγράψουμε (για να μην κουράσουμε με επιστημονικούς υπολογισμούς), αλλά θα δείξουμε πώς να το εφαρμόσουμε στην καθημερινή ζωή..

Σημείωση.Για να φτιάξετε τις μονάδες, οι οδηγίες για τις οποίες δίνονται παρακάτω, θα χρειαστείτε βασικές πρακτικές δεξιότητες στη συναρμολόγηση ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Τα δεδομένα μοντέλα κόμβων είναι κατά προσέγγιση και μπορούν να αντικατασταθούν από παρόμοια (ή περισσότερο / λιγότερο ισχυρά) κατά την κρίση του κύριου.

Πώς να φτιάξετε το δικό σας νερό πιο δροσερό

Ο απαιτητικός αναγνώστης έχει ήδη καταλάβει ότι η “θαυματουργή κουτάλα” από το πρώτο μέρος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ψύξη του υγρού εάν το τρέχετε “στην αντίθετη κατεύθυνση” συνδέοντας ένα συνεχές ρεύμα.

Τα TEM χρησιμοποιούνται σε κάθε ψυγείο νερού. Είναι πολύ πιθανό να δημιουργήσετε ένα ανάλογο αυτής της εργοστασιακής συσκευής με τα χέρια σας, ενώ δεν θα λειτουργεί χειρότερα. Θα περιγράψουμε την ίδια την αρχή λειτουργίας και το σχήμα συναρμολόγησης. Οι επιλογές διάταξης και σχεδιασμού μπορούν να επιλεγούν με βάση τις δικές σας ανάγκες. Για παράδειγμα, κάντε το φορητό ή σταθερό, ενσωματωμένο σε έπιπλα κουζίνας ή σε σύστημα επεξεργασίας πόσιμου νερού. Η τελευταία επιλογή είναι η βέλτιστη, καθώς η ψύξη στο σύστημα θα ελέγχεται (κατά την τροφοδοσία).

Για αυτό χρειαζόμαστε:

  1. Ορθογώνιο δοχείο από ανοξείδωτο ατσάλι με διαστάσεις 100x100x30 (εναλλάκτης θερμότητας φιάλης) με βιδωτές εξόδους; ίντσες στις κοντές πλευρές. Αυτό είναι το μόνο στοιχείο, η παραγωγή του οποίου παραγγέλνεται καλύτερα από έναν πλοίαρχο στο εργοστάσιο.
  2. Παροχή πόσιμου νερού με τοποθέτηση; ίντσες (από δεξαμενή ή νερό).
  3. Τροφοδοσία 10-12 volt με ρυθμιζόμενη ένταση.
  4. Θερμοηλεκτρικές μονάδες TEC1-12705 (40×40) – 2 τεμ..
  5. Διατομή καλωδίου 0,2 mm.
  6. Κόλλα ζεστού τήγματος ή θερμική πάστα.
  7. Πλήκτρο για 2 κανάλια (διακόπτης εναλλαγής, κουμπί).
  8. Βρύση, κολλητήρι, κολλητήρι.

Πέλτι στοιχεία. Ψύξη και θέρμανση

Χρησιμοποιώντας ζεστή κόλλα, στερεώστε το TEM στη φιάλη. Συνδέουμε τα καλώδια στις κατάλληλες ομάδες (συν και πλην). Προσδιορίζουμε μια βολική τοποθεσία για το κλειδί, λαμβάνοντας υπόψη τη δυνατότητα αντικατάστασης κατά την επισκευή και την προσβασιμότητα κατά τη χρήση. Το συμπεριλαμβάνουμε στο διάγραμμα. Συνδέουμε τα καλώδια στο τροφοδοτικό. Πραγματοποιούμε δοκιμές κυκλώματος.

Προσοχή! Κατά τη δοκιμή, περιορίστε τον εαυτό σας στο να παρατηρήσετε το ίδιο το γεγονός της σωστής λειτουργίας, αλλά μην προσπαθήσετε να στεγνώσετε το μέγιστο φορτίο – αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία του TEM (δεν μπορεί να επισκευαστεί).

Στη συνέχεια συνδέουμε το εξάρτημα εισαγωγής της φιάλης εναλλάκτη θερμότητας με το κανάλι παροχής νερού και την έξοδο με τον εύκαμπτο σωλήνα (εύκαμπτο ή άκαμπτο) στη βρύση.

Γεμίζουμε το σύστημα με νερό και ρυθμίζουμε τη βέλτιστη ένταση στην απαιτούμενη πίεση εκτόξευσης. Η βέλτιστη κεφαλή είναι ελαφρώς ισχυρότερη από τη βαρύτητα. Αυτό θα είναι αρκετό για την πρόσληψη κρύου πόσιμου νερού. Οι υπόλοιπες αποχρώσεις – συνδετήρες, μήκος καλωδίου, θέση – είναι καθαρά ατομικές σε κάθε περίπτωση.

Αυτό το βασικό σύστημα μπορεί να αναπτυχθεί και να βελτιωθεί. Για παράδειγμα, εγκαταστήστε έναν θερμοστάτη σε έναν εναλλάκτη θερμότητας και συμπεριλάβετε τον στο κύκλωμα αντί ενός κλειδιού (διακόπτης εναλλαγής) – είναι κατάλληλο όπου απαιτείται νερό σε συγκεκριμένη θερμοκρασία. Η φιάλη εναλλάκτη θερμότητας μπορεί να είναι κατασκευασμένη από ασήμι για επιπλέον ιονισμό νερού. Με τη συμπερίληψη ενός μετατροπέα σταθερής τάσης EK-1674 στο σύστημα, μπορείτε να μειώσετε την κατανάλωση ενέργειας στο ελάχιστο.

Υπολογισμός του κόστους κατασκευής ενός ψυγείου:

ΟνομαΜονάδα στροφή μηχανής.ΠοτΤιμή μονάδας / τρίψιμο.St, τρίψτε.
Εναλλάκτης θερμότητας από ανοξείδωτο ατσάλι (με εργασία)Η / Υ.110001000
TEM TEC1-12705 (40×40), 53 wattΗ / Υ.2300600
Παροχή ηλεκτρικού ρεύματοςΗ / Υ.1300300
ΚλειδίΗ / Υ.15050
Καλώδια 0,2 mmΜπέντε6τριάντα
Ζεστή κόλλα (θερμική πάστα) Ακτινική 2 mlΗ / Υ.1150150
Σωλήνες, εξαρτήματα, επένδυση300300
Σύνολο2430

Αυτό το σύστημα δεν χρησιμοποιεί ψυγείο με πτερύγια, καθώς ο καθορισμένος στόχος – ψύξη (αλλά όχι κατάψυξη) μικρού όγκου νερού (300 ml) – επιτυγχάνεται χωρίς αυτό..

Πώς να φτιάξετε μόνοι σας ένα μίνι ψυγείο, ψυγείο ή κλιματιστικό σε θερμοηλεκτρικές μονάδες

Ένα πιο δύσκολο έργο είναι η ψύξη αέρα. Εάν στην περίπτωση του νερού η απόδοση του ψυγείου διασφαλίζεται από τη διαφορά στην πυκνότητα του μέσου (νερό – αέρας), τότε στην περίπτωση ενός ομοιογενούς μέσου (αέρας – αέρας) η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη. Η κύρια δυσκολία είναι η αφαίρεση της θερμοκρασίας από την καυτή πλευρά της επιφάνειας TEM. Πιο συγκεκριμένα – σύγχρονη αφαίρεση θερμοκρασίας και από τις δύο επιφάνειες. Εάν ξεκινήσετε απλώς το στοιχείο Peltier-Seebeck, ο θερμαινόμενος και ψυχρός αέρας θα αναμιχθεί και η θερμοκρασία θα εξισωθεί.

Σε περιορισμένους χώρους μικρού όγκου (έως 0,7 m3) ένα σύστημα ψύξης που βασίζεται σε TEM με έξοδο αέρα διπλής όψης είναι αρκετά εφαρμόσιμο. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα νέο ψυκτικό κουτί ή να δώσετε μια δεύτερη ζωή σε ένα παλιό ψυγείο (καταψύκτης). Για να το κάνετε αυτό, θα πρέπει να περιπλέξετε λίγο το σύστημα συμπεριλαμβάνοντας ένα ζευγάρι ανεμιστήρων αμοιβαίας ισχύος, ένα ρελέ θερμοκρασίας, ένα πτερύγιο καλοριφέρ και να χρησιμοποιήσετε πιο αποδοτικές θερμοηλεκτρικές μονάδες..

Πέλτι στοιχεία. Ψύξη και θέρμανση

Χρειαζόμαστε (για ένα σημείο ψύξης βάσης):

  1. TEM TES1-12712 (40Х40), 106 watts – 1 τεμάχιο.
  2. Ανεμιστήρας RQA 12025HSL 110VAC (ή πιο ισχυρός) – 2 τεμ.
  3. Ψυγείο HS 036-100 (100x85x25 mm).
  4. Θερμοστάτης TAM-133-1m (διακόπτης θερμοκρασίας με αισθητήρα).
  5. Τροφοδοσία DC 12 Volt, 6 Amp (Ρυθμιζόμενο).
  6. Φύλλο Duralumin.
  7. Σύρματα, θερμικό γράσο, συνδετήρες

Στο τελικό κουτί, στο πάνω μέρος της ψυγμένης ζώνης, φτιάχνουμε ένα ορθογώνιο παράθυρο με διαστάσεις 100×100 mm. Κόψαμε δύο πλάκες duralumin με διαστάσεις 130×130 mm και 180×180 mm. Στερεώνουμε τον ανεμιστήρα στο κέντρο της μικρότερης πλάκας με τέτοιο τρόπο ώστε η ροή αέρα να παραμένει 1 εκ. Εγκαθιστούμε τον διακόπτη θερμοκρασίας μέσα στο κουτί. Τοποθετούμε τις μικρότερες πλάκες από το εσωτερικό του κουτιού (με έναν ανεμιστήρα μέσα στο κουτί) σε βίδες ή πριτσίνια μέσω ενός στεγανοποιητικού. Κολλάμε τα TEM στην τοποθετημένη πλάκα και βγάζουμε τα καλώδια. Κόβουμε και λυγίζουμε μια μεγάλη πλάκα έτσι ώστε να ταιριάζει στην τρύπα στήριξης, αλλά ταυτόχρονα υπάρχουν πλευρές για στερέωση στον τοίχο του κιβωτίου από έξω. Συνδέουμε ένα καλοριφέρ και έναν δεύτερο ανεμιστήρα σε αυτό. Λιπάνετε ελεύθερα με θερμική πάστα TEM και τοποθετήστε την πλάκα στον τοίχο του κουτιού μέσω ενός στεγανοποιητικού.

Προσοχή! Πρέπει να υπάρχει μέγιστη επαφή μεταξύ της περιοχής TEM και της πινακίδας!

Συλλέγουμε το ηλεκτρικό κύκλωμα. Συνιστούμε να ενεργοποιήσετε τους ανεμιστήρες με σταθερή μέγιστη ισχύ και το ρεύμα για το TEM μέσω του ρυθμιστή. Αυτό θα εξασφαλίσει αποτελεσματική αφαίρεση θερμοκρασίας και ανάμιξη αέρα κατά τη λειτουργία σε διαφορετικούς τρόπους (όχι σε πλήρη χωρητικότητα).

Τα πλεονεκτήματα αυτού του σχεδιασμού:

  • αθόρυβη λειτουργία σε σύγκριση με συμπιεστή ψυγεία?
  • έλλειψη μηχανισμών και κινούμενων μερών, δυνάμεις τριβής (τίποτα να σπάσει)
  • δεν χρησιμοποιούνται υγροί φορείς θερμότητας (freon).
  • συνολική κατανάλωση ισχύος περίπου 200 watt ·
  • μπορείτε να αναβαθμίσετε το σχέδιο, να αλλάξετε την απόδοση.
  • διαθεσιμότητα και συντήρηση μεμονωμένων μονάδων.

Μειονεκτήματα:

  • μπορεί να εμφανιστεί συμπύκνωση στις πλάκες duralumin.
  • εξωτερική μονάδα ελέγχου
  • πολλοί παράγοντες και αποχρώσεις της εργασίας αποκαλύπτονται εμπειρικά κατά τη χρήση.
  • μικρό πεδίο.

Πέλτι στοιχεία. Ψύξη και θέρμανση

Υπολογισμός του κόστους κατασκευής ενός βασικού συστήματος ψύξης για ψυγείο και κλιματιστικό:

ΟνομαΜονάδα στροφή μηχανής.ΠοτΤιμή μονάδας / τρίψιμο.St, τρίψτε.
TEM TES1-12712 (40X40), 106 WattΗ / Υ.1600600
Ανεμιστήρας RQA 12025HSL 110VACΗ / Υ.2150300
Duralumin 3 mmΗ / Υ.1300300
Τροφοδοσία DCΗ / Υ.1300300
Θερμοστάτης TAM-133-1mΗ / Υ.1250250
Ψυγείο HS 036-100Η / Υ.1220220
Σύρματα, θερμικό γράσο, συνδετήρες, κόλληση300300
Σύνολο2270

Κατ ‘αρχήν, αυτός ο σχεδιασμός είναι ένα έτοιμο ενσωματωμένο κλιματιστικό που μπορεί να εγκατασταθεί στην καμπίνα αυτοκινήτου, τρακτέρ, σε κλειστό κλουβί ή σε θάλαμο ασφαλείας. Είναι μόνο απαραίτητο να σκεφτούμε την εποικοδομητική προστασία από την ατμοσφαιρική βροχόπτωση.

Το απόθεμα ισχύος της μονάδας TEC1-12712 είναι αρκετά μεγάλο. Το πλάτος της θερμοκρασίας στις πλευρές του στοιχείου μπορεί να φτάσει τους 50 βαθμούς. Σε θερμοκρασία αέρα στο δωμάτιο +27 ° C και τη χρήση συστήματος ψύξης υγρού (καλοριφέρ + ανεμιστήρας), μπορείτε να εξαγάγετε εντυπωσιακό μείον 25 ° C στην έξοδο! Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε καταψύκτες χωρίς συμπίεση και ακόμη και στο σπίτι.

Πού αλλού χρησιμοποιούνται θερμοηλεκτρικές μονάδες;

Η επίδραση Peltier-Seebeck είναι γνωστή από τη δεκαετία του 1840. Χρησιμοποιείται ενεργά μέχρι σήμερα, χάρη στη σταθερότητα των νόμων της φυσικής. Η θερμοηλεκτρική μονάδα θα βρίσκει πάντα ένα μέρος όπου υπάρχει υπερβολική ενέργεια ή είναι απαραίτητο να μεταφέρετε θερμότητα γρήγορα και σιωπηλά.

Οι κύριες εφαρμογές θερμοηλεκτρικών ενοτήτων:

  1. Ψύξη μικροκυκλωμάτων. Οι θαυμαστές είναι παρελθόν ως ο κύριος εναλλάκτης θερμότητας. Αντικαθίστανται από συμπαγές, σιωπηλό και σχεδόν αιώνιο TEM.
  2. Μηχανολογία. Ακόμη και το πιο σύγχρονο ICE παράγει καυσαέρια από το θάλαμο καύσης. Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν τη θερμότητα τους για να παράγουν επιπλέον ενέργεια χρησιμοποιώντας στοιχεία Peltier. Η συλλεγόμενη ενέργεια τροφοδοτείται πίσω στα συστήματα του κινητήρα, αλλά με τη μορφή συνεχούς ρεύματος, που εξοικονομεί καύσιμο.
  3. Συσκευές. Όλα όσα περιγράφηκαν παραπάνω συν τις περισσότερες οικιακές συσκευές που λειτουργούν για ψύξη ή θέρμανση (εκτός από ψυγεία συμπιεστή).

Πέλτι στοιχεία. Ψύξη και θέρμανση

Και ένα τελευταίο μικρό μυστικό. Η ενότητα μας έχει μια σχεδόν υπέροχη ιδιότητα – αντιστρεψιμότητα. Αυτό σημαίνει ότι όταν η πολικότητα DC αντιστρέφεται στα καλώδια της μονάδας (χρησιμοποιώντας διακόπτη), οι επιφάνειες ζεστού και κρύου αντιστρέφονται. Το ψυγείο μετατρέπεται σε θερμαντήρα, το ψυγείο σε θερμικό θάλαμο (θερμοκοιτίδα) και το κλιματιστικό μετατρέπεται σε θερμαντήρα ανεμιστήρα χαμηλής ισχύος. Δεν χρειάζεται να αλλάξετε το σχήμα της συσκευής για αυτό. Απλά αλλάξτε την πολικότητα.

Αυτή η αρχή χρησιμοποιείται σε μια συσκευή που ονομάζεται recuperator. Είναι ένα κουτί που αποτελείται από δύο απομονωμένους θαλάμους, που επικοινωνούν μεταξύ τους χρησιμοποιώντας ανεμιστήρες. Με τη βοήθεια των μονάδων Peltier, ο κρύος αέρας από το εξωτερικό θερμαίνεται από την ενέργεια που εξάγεται από τον θερμαινόμενο αέρα που αφαιρείται από το δωμάτιο. Η συσκευή σας επιτρέπει να εξοικονομήσετε χρήματα από τη θέρμανση του σπιτιού.

Βαθμολογήστε το άρθρο
( No ratings yet )
Κοινοποίηση σε φίλους
Συμβουλές για οποιοδήποτε θέμα από ειδικούς
Πρόσθεσε ένα σχόλιο

Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Υποβολή σχολίου", αποδέχομαι την επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και αποδέχομαι την πολιτική απορρήτου