Простая схема холодильника Пельтье | Проекты самодельных схем

создание простого холодильника с использованием устройства Пельтье для создания необходимого охлаждающего эффекта внутри холодильника.

Как работает прибор Пельтье

Мы все знакомы с устройством Пельтье и знаем, как оно работает.

Устройство Пельтье представляет собой 2-проводное полупроводниковое устройство, имеющее две поверхности, которые генерируют горячие и холодные температуры на них в ответ на электричество, подаваемое на его проводные клеммы.

В основном он работает по принципу термоэлектрического эффекта (противоположного эффекту Зеебека), когда разность потенциалов используется для создания или создания горячих и холодных температур на двух концах разнородного металлического узла.

Устройство Пельтье имеет две клеммы в виде концов проводов, которые необходимо подключить к источнику напряжения, богатому током.

Приложение напряжения мгновенно начинает превращать одну поверхность устройства в нагретую, а обратная поверхность очень быстро охлаждается.

Однако с хотэндом нужно быстро справиться, чтобы тепло не достигло более высоких уровней, что может полностью затруднить процесс нагрева и охлаждения и испортить само устройство.

Поэтому горячая поверхность должна быть закреплена с помощью тяжелых теплоотводящих материалов, таких как алюминий или медь подходящего размера.

Как построить простой холодильник с использованием устройства Пельтье

Простая конструкция простой схемы холодильника Пельтье, показанная на рисунке, демонстрирует обсуждавшуюся выше установку, в которой два таких устройства надлежащим образом закреплены алюминиевыми пластинами для излучения различных температур от их соответствующие стороны.

Пластины, обеспечивающие охлаждение, должны быть заключены в хорошо изолированный корпус из термоклея или пенополиуретана и т. д.

Внутреннее отделение можно использовать для хранения бутылок с водой или пакетов с водой по желанию.

Горячие поверхности радиатора должны быть выставлены на внешний воздух для излучения и контроля температуры «горячих» концов устройства, см. рисунок.

Полная схема, чтобы понять, как сделать простой холодильник на Пельтье в домашних условиях.

Характеристики элементов Пельтье

• Температура горячей стороны (ºC) 25ºC / 50ºC
• Qmax (Вт) = 50 / 57
• Дельта Tмакс (ºC) = 66 / 75
• Iмакс (Ампер) = 6,4 / 6,4
• Vмакс (В) = 14,4 / 16,4
• Сопротивление модуля (Ом) = 1,98 / 2,30
• 9005 041 Демонстрационное видео

  О компании Swagatam

  Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем/печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными схемами и учебными пособиями.
  Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете ответить через комментарии, я буду очень рад помочь!

  Термоэлектрический холодильник на солнечной энергии с модулем Пельтье

  Авторы: Санджит С. Чаван, Сатиш П. Авхад, Садашив Р. Чаван

  Ссылка DOI: https://doi.org/10.22214/ijraset.2022.39989

  Сертификат: Посмотреть сертификат

  Abstract

  Холодильники, используемые в настоящее время, используют компрессор и хладагент в качестве рабочего тела для передачи тепла. Тепловая энергия поглощается и высвобождается по мере того, как используемый хладагент расширяется и сжимается, а его состояние изменяется с жидкого на парообразное и наоборот. Термоэлектрический холодильник на солнечной энергии, также известный как холодильник Пельтье, предлагает несколько преимуществ по сравнению с обычными системами. Он состоит из твердотельных устройств без подвижных частей, что делает систему надежной и менее шумной. Не используются озоноразрушающие хлорфторуглероды, оказывающие неадекватное воздействие на окружающую среду. Они занимают очень мало места для работы, намного меньше, чем обычные системы. Температура регулируется (

  Введение

  I. ВВЕДЕНИЕ

  Среди всех источников возобновляемой энергии солнечная энергия обладает самым большим потенциалом, даже если можно было бы использовать небольшое количество солнечной энергии, она будет одним из самых важных источников энергии. Солнечная энергия поддерживает температуру мира выше, чем в более холодном космосе, вызывает течение в атмосфере и морях, отвечает за круговорот воды, а также помогает в процессе фотосинтеза у растений. Мировая потребность в мощности для всех нужд цивилизации составляет 10 Вт. Следовательно, солнце дает нам в тысячу раз больше энергии, чем нам требуется. Если мы используем 5% этой энергии, это будет в пятьдесят раз больше, чем потребуется всему земному шару. Электричество может быть получено из солнечной энергии с помощью фотогальванических солнечных элементов, которые преобразуют солнечную энергию в электричество. Существенными применениями фотогальванических элементов в Азии являются питание насосных агрегатов для сельскохозяйственного орошения, питьевой воды, электрификации сельских районов, освещения уличных фонарей, общественных телевизоров. Охлаждение — наиболее распространенный способ хранения вещей при температуре ниже комнатной путем хранения вещества, предназначенного для охлаждения или замораживания. Охлаждение имеет множество применений, таких как бытовые холодильники, современные охладители, криогеника и сифоны для обогрева. Отсутствие тепла есть холод, следовательно, чтобы понизить температуру, надо устранять тепло, а не прибавлять холода. Для выполнения второго закона термодинамики необходимо совершить работу. Термоэлектрическое охлаждение/охлаждение использует эффект Пельтье для создания теплового потока между соединением двух различных типов полупроводниковых материалов.

  Пластина Пельтье переносит тепло с одной стороны на другую с потреблением электроэнергии, которая зависит от направления тока. Такой прибор также называют прибором Пельтье, модулем Пельтье и термоэлектрическим охладителем (ТЭО). Он будет использоваться как для охлаждения, так и для целей обогрева, хотя практически основная цель — охлаждение. Его даже можно использовать в качестве регулятора температуры. Преимущества охладителя Пельтье по сравнению с парокомпрессионным холодильником заключаются в малой площади, его неподвижных компонентах или текущей жидкости, долговечности, защите от протечек, компактных размерах и универсальной форме. Недостатками агрегата являются его средства, слишком высокая цена и низкая производительность. Многие исследователи и компании пытаются разработать охладители Пельтье, которые были бы выгодны по цене и содержали бы дополнительную мощность. Когда пластина Пельтье используется для охлаждения, к устройству прикладывается напряжение, следовательно, между двумя сторонами возникает разница температур. После работы в качестве электрического генератора одна сторона устройства имеет температуру выше, чем противоположная сторона, и, следовательно, разница в напряжении между двумя сторонами пластины увеличивается (известно из-за эффекта Зеебека). Термоэлектрический охладитель (ТЭО) одновременно охлаждает и нагревает. Это возможно из-за комбинации 2 разных материалов для собственных горячих и холодных спаев на концах. Это воздействие достигается действием электрического напряжения или потенциала. ТЭО работает по принципу удара Пельтье, при котором приложенное электрическое напряжение превращается в температурный градиент. Воздействие электричества видно, когда электрическое явление применяется к полупроводниковым материалам типа P и N. Направление настоящего потока виновато в нагревающем и охлаждающем воздействии, энергия переносится лептоном от холодного спая к горячему. Несмотря на то, что кулер TEC имеет слишком много преимуществ, он имеет низкую постоянную производительности, потому что поглощение тепла в холодном спае намного меньше, чем потребляемая мощность.

  II. ЦЕЛЬ

  1. Целью проекта является разработка термоэлектрической системы охлаждения с использованием солнечной энергии.
  2. Изучение различных термоэлектрических материалов, необходимых для повышения коэффициента полезного действия термоэлектрического охладителя.
  3. Использовать холодильник на солнечной энергии вместо компрессора.
  4. Для достижения более высокого коэффициента полезного действия.

  III. МЕТОДИКА

  Термоэлектрические холодильники работают на эффекте Пельтье (термоэлектрический эффект). Короче говоря, эффект Пельтье — это выделение тепла из электрической энергии. Пластина Пельтье (TEC) состоит из двух уникальных полупроводников: одного n-типа, а другого p-типа. Они используются, потому что они имеют разную плотность электронов. Чередующиеся полупроводники p и n-типа размещены термически параллельно друг другу и электрически последовательно, а затем соединены теплопроводной пластиной с каждой стороны и зажаты между двумя керамическими изоляторами.

  Когда напряжение подается на свободные концы двух полупроводников с помощью медных стержней, на двух полупроводниках образуются соединения. Поток постоянного тока через соединение полупроводников создает разницу температур. Устройство имеет две стороны, и когда через устройство протекает ток, оно выделяет тепло от одной стороны к другой, так что одна сторона становится холоднее, а другая — горячее. Сторона с низкой температурой, то есть холодная сторона, поглощает тепло, которое затем переносится полупроводником на другую сторону устройства, поэтому другая сторона становится горячей. Горячая сторона прикреплена к радиатору, так что она остается при нормальной температуре, в то время как другая сторона опускается ниже температуры окружающей среды. В некоторых приложениях несколько модулей Пельтье (TEC) могут быть объединены вместе для получения желаемой температуры.

  Солнечная панель преобразует световую энергию в электрическую. Можно использовать два типа солнечных панелей Монокристаллические и поликристаллические солнечные панели. Согласно спецификации проекта мы используем монокристаллический тип из-за его высокой эффективности, поэтому эти панели производят постоянный ток. Батарея используется для хранения электроэнергии, поступающей от солнечных батарей, иногда батареи, построенные с инверторами, используются для преобразования постоянного тока в переменный. Этот ток передается на медные стержни, а затем через них поступает на полупроводники n&p. Формирование соединений происходит из-за прохождения тока через полупроводники, выделяется тепло, и одна сторона становится холодной, поглощая тепло, а другая становится горячей. К горячей стороне присоединен радиатор для отвода тепла в атмосферу.

  IV. РАСЧЕТЫ

  По результатам нашего проекта, после сборки всех частей, мы провели испытания без нагрузки (воздушное охлаждение), средней нагрузки (обычная вода) и холодной воды. Были записаны показания, а затем для каждого случая были построены 3 графика зависимости времени от перепада температуры, времени от количества отведенного тепла и времени от COP. Полученные результаты приведены ниже.

  A. Испытание в холодной воде

  Время против перепада температуры:

  В этом испытании был сделан вывод, что с течением времени перепады температуры уменьшаются до определенного предела, а затем увеличиваются.

  Для обычной воды расчеты теоретического и фактического COP следующие:

  m = масса воды

  Cp = удельная теплоемкость

  ΔT = разность температур.

   t = время          

  V. МАТЕРИАЛЫ

  1. Внутренний стальной корпус
  2. Внешний пластиковый корпус
  3. Внутренняя пластиковая изоляция с термосмазкой
  4. Регулятор ампер/ Батарея/ SMPS
  5. TEC1-12706 – 1 в цифрах
  6. Радиатор (прямоугольный) – 8 шт.
  7. Воздуходувка – 1 шт.

  Заключение

  ТЭО – универсальный компонент, очень компактный по размеру по сравнению с компрессорной системой, работающей по принципу Пельтье. Производительность ТЭП зависит от коэффициента охлаждения Пельтье, электрического тока, а также коэффициента Зеебека и разницы температур между двумя переходами. Оптимизация традиционного многоступенчатого охладителя в виде пирамиды и прямоугольного параллелепипеда связана с определением оптимального соотношения количества термоэлектрических модулей и оптимального соотношения электрического тока между ступенями соответственно. Также можно сделать вывод, что надежность имеющегося в Индии модуля Пельтье меньше при неудовлетворительном уровне охлаждения. Таким образом, требуются дополнительные исследования в области конструкции модуля охлаждения с высококачественными модулями Пельтье, которые будут доступны в странах, где проводятся исследования, таких как США или Европа.

  Ссылки

  [1] Hongxia Xi, Lingai Luo, «Разработка и применение термоэлектрических методов на основе солнечной энергии», Renewable Sustainable Energy Reviews (2007) [2] Саймон Линейкин, Шмуэль Бен-Яаков (апрель 2007 г. ), «Моделирование и анализ новейших термоэлектрических модулей», IEEE Trans. Ind. Appl. 43 (2). [3] Тянь-Ху Ван, Цю-Хонг Ван, Чуан Ленг, Сяо-Донг Ван (2015), «Анализ параметров и оптимальная конструкция двухступенчатого термоэлектрического охладителя», Applied Energy 154:2-12. [4] Диана Энеску, Елена Отилия Вирйоге, Год 2014, «Обзор параметров термоэлектрического охлаждения и коэффициента полезного действия», Обзоры возобновляемой и устойчивой энергии 38 (903–916). [5] Tian-Hu Wang, Qiu-Hong Wang, Chuan Leng, Xiao-Dong Wang (2015), «Анализ параметров и оптимальная конструкция двухступенчатого термоэлектрического охладителя», Applied Energy 154:2-12. [6] С.Б. Риффат, Сяоли Ма (2004 г.), «Улучшение КПД термоэлектрических систем охлаждения: обзор», международный журнал по энергетике 28, стр. 753-768. [7] Шумин Линь, Мин Ма, Юнг Ван, Цзяньлунь Ю (2016), «Экспериментальное исследование двухкаскадного термоэлектрического охладителя в режиме импульсного тока», Applied Energy – 180 [8] BJ Huang, CJ Chin Year, «Метод проектирования термоэлектрического охладителя», International Journal of Refrigeration (2000)

  Copyright

  Copyright © 2022 Санджит С.