Peltier cihazları basamaklandırılabilir mi?

Peltier cihazları daha büyük bir sıcaklık farkı yaratmak için basamaklandırılabilir mi? 60 ° C'den 120 dereceye kadar olan maksimum farkı arttırmak için bir tane diğerinin üzerine monte edilmesi gibi.

Evet ve bu düzenli olarak yapılır. Ancak, hem bireysel cihazların limitlerine (minimum ve maksimum sıcaklık) hem de istif içindeki toplam termal direnç gibi etkilere dayanarak elde edebileceğinizlerin sınırları vardır. En sonunda, kümenin içinden (uçtan uca sıcaklık farkıyla yükselen) ısının "ters sızıntısı" nın, yığının ısıyı alma yeteneğine eşit olduğu noktaya ulaşırsınız.

Bir diğer sorun, Peltier cihazlarının nispi verimsizliğidir. Tipik olarak, her bir cihazın sıcak tarafından çıkan ısı akışı, soğuk tarafa giden ısının 3 ila 5 katıdır. Aygıtları biriktirirken, her birinin öncekinden daha büyük olması gerekir, bu da büyüklükteki sorunlara neden olur (bu da ısı kaçağı sorununa geri döner).

Tabii ki, sefil verimlilik nedeniyle artan boyutta, benzer roket etaplarında istifleme yapmak tipiktir, bu yüzden en fazla olanı diğerlerinden gelen ısı akışı ile ilgilidir.

Dan Fotoğraf buraya .

Kesinlikle basamaklandırılabilirler, ancak sorun şu ki sıcak aşama soğuktan çok daha fazla ısı transfer kapasitesine sahip olabilir.

AFAIK en etkili termoelektrikler ~% 100 transfer faktörüne sahiptir, ortalama, enerji tüketir ve soğuk taraftan 1 W başına 1 W ısı üretirler (kompresör bazlı buzdolapları yaklaşık% 300'dür, 1 W güç başına 3 W ısı transfer ederler).

Cihazınızdan yaklaşık 1 W ısı aktarmanız gerektiğini söyleyin. O zaman en soğuk evre sıcak ucunda 2 W ısı üretebilir ve tüm ısısı bir sonraki aşamaya aktarılmalıdır. Bir sonraki aşama 4 W ısı üretecek. Sonra 8 W ve benzeri.

Basamaklı peltierler şöyle görünmelidir:

Evet. Elektrik ve termal akımlara bakılmaksızın birden fazla tek aşamalı Peltiers kademelendirebilirsiniz. Çok kademeli cihazların genellikle daha soğuk aşamalar için fiziksel alanların azaldığını göreceksiniz. Bunun nedeni, art arda gelen her aşamada mevcut olan azalan miktarda "soğukluğa" sahip olmanızdır, çünkü daha sıcak aşamalar, hem soğuk enerjiden hem de termal enerjiyi, ayrıca soğuk aşamalardan gelen elektriksel direnç kayıplarını pompalamak zorunda kalır.

Peltier soğutucularının düşük elektrik verimi nedeniyle, elektrik girişi düşük bir elektrik devresinde, onu soğutan daha sıcak olan elektrik devresinde çalıştırılmalıdır. Daha sıcak olan kademeyi DC girişinden gelen termal enerjiyle daha soğuk olan aşamadan alıp net bir şekilde soğutmamak kolaydır.

Peltier modüllerinin doğrudan istiflenmesi uygulamada problemlidir. Gereken ısı emici önemli. Bir sistem içindeki Peltier seri dizisini (istiflenmiş) 'başlatılması' gereken bir makine olarak düşünebilirsiniz.

Isı emiciliği çok büyükse, ısıtma / soğutmanın başlaması sonsuza kadar sürer. Bu, soğutucu ile birlikte bir fan kullanarak ve ardından başlatma sırasında düşük seviyeye bastırarak kolayca telafi edilir.

Yine de aynı görev için ısıtma ve soğutma arasında geçiş yapan bir sistem dışında, Peltier esaslı ısıtmanın avantajını anlayamadım.

Dirençli elemanlar ısıtma için Peltiers'den daha dayanıklıdır ve kolayca kontrol edilir, çünkü çoğu zaman zorlu çevrilebilirler.

Üst üste yığılmış çoklu Peltier modülleri için kullandığım tasarım, çıkış tarafında bir ısı emici / fan ile boşaltma üzerinde 12706'nın iki katı genişliğinde bir bakır çubuk arasında bir 12706 idi.

Bakır çubuğun diğer tarafında (2) 12706s paralel, mekanik olarak ve son deşarj tarafında bir ağır, alüminyum ısı emici / fan vardı.

Bireysel Peltier (TEC) elemanları paralel olarak kablolandı. Paralel 12706'lar dizisini maksimum 15ADC, 12VDC, RTD-disiplinli, doğrusal PSU, sabit voltajla sürdüm.

Doğrusal PSU'lar kendi başlarına yetersizdir. Bu nedenle, RTD disiplinli SMPS (>>% 90 verimlilik) daha verimli bir seçenektir.

Bu sistem soğutma içindi (oda sıcaklığında -12 ° C sıcaklıkta elde edildi), ancak tersine çevirirseniz ısıtma için çalışır. Peltier elemanları, bunları yapmak için kullanılan lehimin sıcaklığının üzerinde ısıtılmamalıdır. Dikkatsiz veya deneyimsiz deneyler bunu kolayca getirebilir.

Siz sadece (2) şeyi sağlamak istiyorsunuz: sıcak tarafa çok fazla ısı batmadığınız için, çünkü ısı transferi iki tarafın sıcaklık farkına bağlıdır. TEC modüllerinin bu özelliğinin kendine özgü kısıtlamaları vardır.

Sıcak taraf yeterince sıcak değilse, sistem ısı aktarmaz ve güç çekişi düşük olur. Ve ayrıca ısı transferinin parazit hale gelmediği ve soğuk tarafın bitmediği için, tüm dizi sadece bir ısıtıcıdır. Bu lehimi TEC (Peltier) modülünde eritebilir.

Bir TEC modülünün en kullanışlı özelliğini sıcak ve soğuk taraflardaki en uygun sıcaklık aralıkları olduğunu buldum. Elektrik girişi dışındaki her şey deney ile elde edilebilir. Ancak, hatalı yüksek ve düşük sıcaklık kullanarak belirtilen deltaT'yi elde etmeye çalışırsanız, modülün tam ısı transfer kapasitesini elde edemeyebilirsiniz.

Kalite TEC modülleriyle elde edilen avantajların çoğu, anma sıcaklık farkı düşük kaydırmalı olarak çalışmasıdır. 66C deltası 44C-100C veya 0C-66C olabilir.

Tüm deltaT> = 66C dereceli TEC modülleri delta 0C-66C'de veya daha düşük bir seviyede çalışacaktır. Delta 44C-100C'de en büyük ısı transferini sağlayabilirler. Ne kadar soğuk olursa, soğuk taraf sistemi o kadar çok arzu edilir hale getirir.

Ayrıca TEC modülleri ile ara yüzleri arasına termal transfer arayüz bileşiğinin uygulanması gerekmektedir. Hiçbir TEC modülü doğrudan atmosfere arayüzeyemez. Peltier modüllerinin her iki tarafında da daima bir şeyler vardır.

Doğrudan bir 12770'i 12706'nın sıcak tarafına istifleyerek doğrudan tatmin edici sonuçlar elde edemedim.

2009 civarında, 3 kademeli Peltier yığını ve 7 ısı borulu en çok satılan hava soğutmalı PC video kartı soğutucusu kullanarak böyle bir dondurucu hazırladım (ROFLEX iyot cihazı için yayın arayabilirsiniz).

Daha sonra müşteri etrafımda dolaşarak daha fazla kopya oluşturmak istedi ve hangi hava soğutucusunu kullanması gerektiğini Peltier plaka fabrikasına sordu. Cevap duyduğum için gurur duydum - trombositlerimizle herhangi bir tür hava soğutucuyu kullanarak herhangi bir şeyi soğutmak tamamen imkansızdır. Peltier'deki sorun sadece bir ısı akışı değil, radyatör temas noktası santimetrekaresi üzerindeki bir ısı akışı yoğunluğudur. Trombositler, yaklaşık 4 x 4 veya 2 x 2 cm, oldukça küçük bir boyuta sahiptir, bu nedenle 100W ısı akışı çok fazladır.

Aslında, davamdaki 3 kademeli trombositler, son levhalara, teorik yatılıya yakın olanlara göre 116 C'lik bir fark verdi, bu yüzden tropikal iklimde sabit eksi 45 C ürettim.

Bu yıl daha da fazlasını elde etmem gerekiyor, +50C havanın üzerinde olacağı zaman su soğutmalı radyatör tarafından -100C, 1 cm3. Bir süre için bunun mümkün olduğundan emin değilim.

Bunu -45 C'nin gerçekten mümkün olduğunu, ancak daha derin olmadığını garanti etmek için yazıyorum. Teori, üçün üstündeki dördüncü trombositin ilerletmek yerine sürece zarar vereceğini söylüyor.

Evet, aslında küçük cihazlar bu amaç için satılıyor. Hatta her aşamada uygun malzemelerle hazır stoklar satın alabilirsiniz, böylece ısı doyma problemi azaltılabilir (Sb'yi BiTe ile değiştirerek daha yüksek bir verimlilik süreci kullanırlarsa hatırlarım) denemeyi ve soğutmayı planlıyorum. SH21Pd97 örneği nedir? basınç altında yakın kriyojenik sıcaklıklara aşağı ve direnç aniden düşerse görmek ve daha sonra o birkaç tweaks ile bir kontrol olarak Bi-2223 ile aynı denemeyi çoğaltmak olabilir % 20'ye kadar hızının Tc artırmak. Ayarlanmış IR lazer ile muhtemelen lazer geliştirme.