Элементы Пельтье

Тема в разделе "Тепловые насосы", создана пользователем moderator, 26 Май 2011.

  1. moderator

    moderator Administrator Команда форума

    Если совсем кратко, то элементы Пельтье представляют из себя хитрую полностью обратимую термопару из нескольких секций полупроводников с разным типом проводимости.
    В результате полной обратимости можно получить следующее:
    - При подаче постоянного тока одна пластина будет охлаждаться, а другая нагреваться.
    - При смени полярности постоянного тока пластины поменяются местами, холодная начнет греться, горячая охлаждаться.
    - Если создать разность температур на двух пластинах то на выходе мы получим постоянный ток в весьма ощутимом количестве.

    Внешний вид различных модулей элементов Пельте:



    Что такое эффект Пельтье и термоэлектрический модуль?
    В основе работы термоэлектрического охлаждающего модуля лежит эффект, открытый французским часовщиком Жаном Пельтье, который в 1834 г. обнаружил, что при протекании постоянного электрического тока в цепи, состоящей из разнородных проводников, в местах контактов (спаях) проводников поглощается или выделяется, в зависимости от направления тока, тепло. При этом количество этой теплоты пропорционально току, проходящему через контакт проводников (Рис.1).Наиболее сильно эффект Пельтье проявляется на контактах полупроводников с различным типом проводимости (p- или n-). Объяснение эффекта Пельтье заключается во взаимодействии электронов проводимости, замедлившихся или ускорившихся в контактном потенциале p-n перехода, с тепловыми колебаниями атомов в массиве полупроводника. В результате, в зависимости от направления движения электронов и, соответственно, тока, происходит нагрев (Th) или охлаждение (Tc) участка полупроводника, непосредственно примыкающего к спаю (p-n или n-p переходу).


    Рис.1 Схема действия эффекта Пельтье.

    Эффект Пельтье лежит в основе работы термоэлектрического модуля (ТЭМ). Единичным элементом ТЭМ является термопара, состоящая из одного проводника (ветки) p-типа и одного проводника n-типа. При последовательном соединении нескольких таких термопар теплота (Qс), поглощаемая на контакте типа n-p, выделяется на контакте типа p-n (Qh). Термоэлектрический модуль представляет собой совокупность таких термопар, обычно соединенных между собой последовательно по току и параллельно по потоку тепла. Термопары помещаются между двух керамических пластин (Рис.2). Ветки напаиваются на медные проводящие площадки (шинки), которые крепятся к специальной теплопроводящей керамике, например, из оксида алюминия. Количество термопар может варьироваться в широких пределах - от нескольких единиц до нескольких сотен, что позволяет создавать ТЭМ с холодильной мощностью от десятых долей ватта до сотен ватт. Наибольшей термоэлектрической эффективностью среди промышленно используемых для изготовления ТЭМ материалов обладает теллурид висмута, в который для получения необходимого типа и параметров проводимости добавляют специальные присадки, например, селен и сурьму. Традиционно сторона, к которой крепятся провода, горячая и она изображается снизу.


    Рис.2 Так выглядят модули Пельтье.
    При прохождении через ТЭМ постоянного электрического тока возникает разность температур (dT=Th-Tc) между его сторонами: одна пластина (холодная) охлаждается, а другая (горячая) нагревается. По сути элемент Пельтье является своебразным тепловым насосом. При использовании модуля Пельтье необходимо обеспечить эффективный отвод тепла с его горячей стороны, например, с помощью воздушного радиатора или водяного теплообменника (водоблока). Здесь надо учесть, что отводить придется не только "перекачиваемую" теплоту, но и добавляемую (примерно 50%) самим модулем. Если поддерживать температуру горячей стороны модуля на уровне температуры окружающей среды, то на холодной стороне можно получить температуру, которая будет на десятки градусов ниже. В высококачественных серийных ТЭМ известных производителей, например, ИПФ КРИОТЕРМ (г.Санкт-Петербург), разность температур может достигать 74 град на одном каскаде. Модуль является обратимым, т.е. при смене полярности постоянного тока горячая и холодная пластины меняются местами. Можно использовать модуль в режиме термоциклирования: чередовать режим охлаждения с режимом нагрева с помощью переключателя. Как уже отмечалось, степень охлаждения пропорциональна величине тока, проходящего через ТЭМ, что позволяет при необходимости плавно регулировать температуру охлаждаемого объекта, причем с высокой точностью.

     

    Вложения:

    • ris_1[1].jpg
      ris_1[1].jpg
      Размер файла:
      5,4 КБ
      Просмотров:
      4.202
    • ris_2[1].jpg
      ris_2[1].jpg
      Размер файла:
      40,1 КБ
      Просмотров:
      4.208
    • ris_3[1].jpg
      ris_3[1].jpg
      Размер файла:
      9,8 КБ
      Просмотров:
      4.200
    • ris_5[1].jpg
      ris_5[1].jpg
      Размер файла:
      15,8 КБ
      Просмотров:
      4.206
  2. metr93

    metr93 Антитентурианец

    вы ток на пластины подаете, и хотите его же снимать приэтом увеличив его колличество за счет НИЧЕГО?Кстати при честой смене полярностей пластины придут быстро в негодностью
     
  3. moderator

    moderator Administrator Команда форума

    1. Нет, все ведь расписано, подаем ток - снимаем разность температур. Подаем разность температур - снимаем ток.
    2. Не портятся они от этого! Это один из стандартных режимов их работы. Взгляните например на описание производимых в Питере элементов.. Они сами рекомендуют этот режим, как один из типов использования..
     
  4. metr93

    metr93 Антитентурианец

    вот .опять же.чтобы создать разность температур нужны затраты либо энергии либо тепла\холода......Непортят говорите...в описании мжно написать что угодно, ана практике...+ учтите какой у нас ток в сети,прыгает как пони перд заездом.
     
  5. moderator

    moderator Administrator Команда форума

    :smile3: Там ломаться нечему это во первых.
    Во вторых Вы сильно удивитесь, но скачки и перепады напряжения им то же не страшны, они только несколько снижают эффективность в этом случае..
    А вот на прямую в сеть их включить точно не получится.
    Они все низковольтные, обычно рассчитаны на 12В и любят ток постоянный..
     
  6. FormAlDeGid

    FormAlDeGid Антитентурианец

    хороший объем точных характеристик конкретных элементов для расчета ссылка
     
  7. Z-zyl

    Z-zyl Антитентурианец

    Есть чему. Каждое включение и выход на режим уменьшают ресурс из-за тепловых напряжений. Ресурс не такой и большой, у разных элементов по-разному, но от десятков до первых единиц тысяч.
     
  8. moderator

    moderator Administrator Команда форума

    Не слышал об этом...
    Несколько раз встречал гарантию пятьдесят лет.
    Нужно уточнить количество циклов старт-стопов..
    Если уже прорабатывали этот вопрос, дайте плс. ссылочку на к-во циклов...
     
  9. elek

    elek Антитентурианец

    Подскажите пожалуйста, какую разницу температур можно получить на среднем элементе, если к нему подвести 1.2 В от пальчикового аккумулятора?
     
  10. moderator

    moderator Administrator Команда форума

    Зависит от конкретного производителя.. Смотрите ТТХ конкретного устройства. Но 1.2 вольта это маловато. двенадцати вольтовые элементы дают дельту до сорока градусов.
     
  11. sab8

    sab8 Антитентурианец

    а кто нить пробовал собрать из них систему питания ?
     
  12. post0951

    post0951 Антитентурианец

    Схем технического воплощения источников питания на Пельтье в инете довольно много.
    Наиболее часто встречающаяся - с охлаждением элемента кипящей водой (100 Цельсия).
    Например <a class="postlink" href="http://overland-botsman.narod.ru/termogen.htm" onclick="window.open(this.href);return false;">http://overland-botsman.narod.ru/termogen.htm</a>.
    Пример промышленной реализации дровяной печки с генраторным модулем Пельтье
    <a class="postlink" href="http://via-est-vita.org.ua/survival/201-2010-08-18-18-40-58.html" onclick="window.open(this.href);return false;">http://via-est-vita.org.ua/survival/201 ... 40-58.html</a>
    Очень хороший для восприятия обзорный сайт по мобильным источникам питания <a class="postlink" href="http://www.mobipower.ru/modules.php?name=News&new_topic=2" onclick="window.open(this.href);return false;">http://www.mobipower.ru/modules.php?nam ... ew_topic=2</a> (по самодельным термоисточникам данных к сожалению не много)
    Минимальные (полгода назад) цены на Пельтье <a class="postlink" href="http://www.buyincoins.com/12v-60w-tec1-12706-thermoelectric-cooler-peltier-product-1165.html" onclick="window.open(this.href);return false;">http://www.buyincoins.com/12v-60w-tec1- ... -1165.html</a>
    По описанию (по источникам питания с Пельтье):
    - для получения максимального КПД - проблема с поддержанием оптимальной точки, которая выдает максимальную мощность (встречались описания технических решений включая с микропроцессорным управлением)
    - необходимо избегать перегрев элементов
    - относительно низкий КПД, генераторные элементы (специально "заточенные" под выработку мощности) дают до 6% энергии от подводимой
    На Кроитерме очень хорошие описания модулей (чуть выше была дана ссылка), включая программное обеспечения расчета режимов элементов (внутри ПО приведены подробные характеристики элементов, меняя входные параметры можно "поиграться", для понимания причин и следствий по Пельтье).
    Повторюсь со ссылкой: криотермовские генераторные модули <a class="postlink" href="http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml?tid=81&type=&what=" onclick="window.open(this.href);return false;">http://www.kryotherm.ru/ru/index.phtml? ... ype=&what=</a>
    Их же сайт (ПО) <a class="postlink" href="http://regtime.spb.ru/kryo/r_soft.htm" onclick="window.open(this.href);return false;">http://regtime.spb.ru/kryo/r_soft.htm</a>
    Ссылка ПО на Криотерме почемуто не работает, софт прикрепил к сообщению.
    Исполняемые файлы из открытых источников наиболее оптимально проверять на ресурсе (free сборник наиболее распространенных антивирусов) <a class="postlink" href="http://www.virustotal.com/ru/" onclick="window.open(this.href);return false;">http://www.virustotal.com/ru/</a>
     

    Вложения:

  13. sab8

    sab8 Антитентурианец

    post0951 спасибо - мои приходят через 2 дня начну эксперементировать - выложу результаты
     
  14. sab8

    sab8 Антитентурианец

    ну что ж по пельтье - если с согревом у нас все хорошо - то вот охлаждение требуется не кислое )))
    нужен радиатор чтобы получить хоть сколько нибудь значимые параметры
    тупо от ладони и прижатия с другой стороны к куску метала 0,05 v 0,01 а = 0,05 Вт
    продолжим эксперементы - попробую солнечный колектор собрать на их базе с охлаждаемой второй стороной
    займет время но разница должна получиться 40-60 градусов
     
  15. Ramiz

    Ramiz Антитентурианец

    А на выхлопную трубу или на горячий дымоход пристроить ?
     

Поделиться этой страницей