Saldēšanas iekārtas un gaisa dzesēšanas sistēmas ir būtiski ikdienas dzīves elementi. Tomēr standarta uz aukstumnesēju balstītas tilpuma konstrukcijas nav piemērotas mobilajām lietojumprogrammām, piemēram, aukstuma somām. Šādos gadījumos tiek izmantotas ierīces, kuru pamatā ir Peltjē efekta darbība, par ko mēs sīkāk runāsim šajā materiālā.
Peltjē elementa jeb termoelektriskā dzesētāja pamatā ir divu elementu termopāris ar p- un n-veida vadītspēju, kurus savieno savienojoša vara plāksne. Detaļas vairumā gadījumu ir izgatavotas no bismuta, telūra, antimona un selēna. Šādas ierīces tiek izmantotas sadzīves dzesēšanas sistēmās, tām ir arī spēja ražot enerģiju.
Saturs
Kas tas ir
Šis fenomens un termins Peltjē liecina par atklājumu, ko 1834. gadā veica franču zinātnieks Žans Šarls Peltjē.Atklājuma būtība ir tāda, ka siltums pastāvīgi tiek atbrīvots vai absorbēts zonā, kur ir kontakts starp diviem atšķirīgi virzītiem vadītājiem, caur kuriem plūst elektriskā strāva.
Klasiskā teorija šo parādību izskaidro šādi: ar elektriskās strāvas palīdzību elektroni tiek pārnesti starp metāliem, paātrinot vai palēninot, atkarībā no kontakta potenciālu starpības uz metāla vadītājiem ar dažādu vadītspējas līmeni. Tādējādi Peltjē elementi veicina kinētiskās enerģijas pārvēršanu siltumā.
Otrajam vadītājam rodas pretējs efekts, kur, pamatojoties uz fizikas pamatlikumu, ir nepieciešama enerģijas papildināšana. Šāda situācija rodas termisko svārstību procesa dēļ, kā rezultātā tiek atdzesēts otrā vadītāja metāls.
Ar moderno tehnoloģiju palīdzību ir iespējams izgatavot Peltjē moduli ar maksimālu termoelektrisko efektu.
Ierīce un darbības princips
Mūsdienu Peltier moduļi ir dizains, kurā ir divas izolatora plāksnes, un termopāri ir savienoti starp tiem stingrā secībā. Šī elementa standarta shēma, lai labāk izprastu tā darbību, ir parādīta attēlā.
Konstrukcijas elementu apzīmējumi:
- A - kontakti, ar kuru palīdzību tiek veikts savienojums ar strāvas avotu;
- B - karsta virsma;
- C - aukstā puse;
- D - vara vadītāji;
- E ir p-pārejas pusvadītājs;
- F ir n-veida pusvadītājs.
Elements ir izgatavots tā, lai abas virsmas saskartos ar p-n vai n-p krustojumiem, pamatojoties uz polaritāti. Kontakti p-n uzsilst, un n-p temperatūra pazeminās.Rezultātā elementa galos parādās temperatūras starpība DT. Šis efekts nozīmē, ka siltumenerģija, kas pārvietojas starp moduļa elementiem, regulē temperatūras režīmu atkarībā no polaritātes. Jāņem vērā arī tas, ka polaritātes maiņas gadījumā mainās karstās un aukstās virsmas.
Specifikācijas
Peltjē elementa tehniskajiem parametriem ir šādas vērtības:
- dzesēšanas jauda (Qmax) - aprēķina, pamatojoties uz strāvas ierobežojumu un temperatūras starpību starp moduļa galiem. Mērvienība - vats;
- ierobežojošā temperatūras starpība (DTmax) - mērot grādos, šis raksturlielums ir norādīts optimāliem apstākļiem;
- Imax ir maksimālā elektriskā strāva, kas nepieciešama lielākas temperatūras starpības nodrošināšanai;
- robežspriegums Umax, kas nepieciešams, lai elektriskā strāva Imax sasniegtu maksimālo temperatūras starpību DTmax;
- Pretestība - ierīces iekšējā pretestība, mērīta omos;
- COP ir Peltier moduļa efektivitātes vai lietderības koeficients, kas atspoguļo dzesēšanas un enerģijas patēriņa attiecību. Atkarībā no ierīces īpašībām lētām ierīcēm indikators ir diapazonā no 0,3 līdz 0,35, dārgākiem modeļiem tas svārstās līdz 0,5.
Mobilā Peltier elementa priekšrocības ir nelieli izmēri, procesa atgriezeniskums, kā arī iespēja to izmantot kā portatīvo elektroģeneratoru vai ledusskapi.
Moduļa trūkumi ir augstās izmaksas, zema efektivitāte 3% robežās, augstas enerģijas izmaksas un nepieciešamība pastāvīgi uzturēt temperatūras starpību.
Pieteikums
Pat ņemot vērā zemo efektivitātes koeficientu, Peltier moduļa plāksnes tiek plaši izmantotas mērierīcēs, skaitļošanas ierīcēs, kā arī pārnēsājamā sadzīves tehnikā. Šeit ir to ierīču saraksts, kuru neatņemama sastāvdaļa ir modeļi:
- Pārnēsājamas saldēšanas ierīces;
- mazie elektroenerģijas ģeneratori;
- dzesēšanas kompleksi personālajos datoros un klēpjdatoros;
- dzesētāji dzeramā ūdens sildīšanai un dzesēšanai;
- gaisa žāvētāji.
Kā izveidot savienojumu
Peltier moduli var pieslēgt pats, tas neprasa daudz laika un pūļu. Izejas kontaktiem jābūt nodrošinātiem ar pastāvīgu spriegumu, kas norādīts ierīces lietošanas instrukcijā. Sarkanais vads ir pievienots pozitīvajam, bet melnais vads ir pievienots negatīvajam. Ņemiet vērā, ka, mainot polaritāti, apsildāmās un atdzesētās virsmas mainīsies vietām.
Pirms pievienošanas ieteicams pārbaudīt elementa darbību. Viens no vienkāršajiem un uzticamākajiem ierīces pārbaudes veidiem ir taustes metode: šim nolūkam ierīce jāpievieno elektriskās strāvas avotam un jāpieskaras dažādiem kontaktiem. Normāli funkcionējošā ierīcē daži kontakti būs silti, bet citi vēsi.
Varat arī pārbaudīt ar multimetru un šķiltavu. Lai to izdarītu, jums jāpievieno zondes ar ierīces kontaktiem, jānovieto šķiltavas vienā pusē un jānovēro multimetra rādījumi. Ja Peltjē elements darbojas standarta režīmā, sildīšanas procesā vienā pusē tiks ģenerēta elektriskā strāva, un sprieguma dati tiks parādīti multimetra ekrānā.
Kā pagatavot peltjē elementu, ko dari pats
Peltjē elementu ir nepraktiski ražot mājas apstākļos, jo ir zemas izmaksas un nepieciešamas īpašas zināšanas, lai izveidotu funkcionējošu elementu. Taču ar savām rokām var samontēt efektīvu mobilo termoelektrisko ģeneratoru, kas noderēs gan laukos, gan kempingā.
Lai stabilizētu elektrisko spriegumu, pašam L6920 IC mikroshēmā būs jāsamontē standarta pārveidotājs. Ierīces ieejai jāpieliek 0,8-5,5 V spriegums, un izejā tas radīs 5 V, ar šo vērtību pietiek, lai uzlādētu mobilo ierīču akumulatoru standarta režīmā. Ja tiek izmantota standarta elektroniskā Peltjē ierīce, tad būs jāierobežo apsildāmās virsmas temperatūras robeža līdz 150 grādiem. Temperatūras regulēšanas ērtībai vēlams izmantot tējkannu ar verdošu ūdeni, tad modelis nesasils virs 100 grādiem.
Peltjē plāksnes tiek plaši izmantotas mūsdienu sadzīves tehnikas dzesēšanai, gaisa kondicionieros, ir pierādīta ierīces efektivitāte, jo īpaši, lai stabilizētu termisko režīmu un atdzesētu jaudīgu procesoru. Uz Peltier elementa bāzes bieži mājās tiek izgatavoti efektīvi mobilie ledusskapji vasarnīcām vai automašīnām, kas darbina radiatoru. Procesa atgriezeniskuma dēļ paštaisītie elementi tiek izmantoti kā mobilās mazās spēkstacijas teritorijās bez elektroenerģijas avota.
Līdzīgi raksti:
