Peltier-modulen kan användas i fyra olika system: som ett värmeelement (i inkubatorer...), som ett kylelement (i kylskåp...), för att generera elektricitet (generator...) och även att använda Peltier. element du kan generera vatten. Detta är vad min artikel kommer att handla om.

Peltier elementär en termoelektrisk omvandlare, vars funktionsprincip är baserad på Peltier-effekten - förekomsten av en temperaturskillnad när en elektrisk ström flyter. I engelskspråkig litteratur betecknas Peltier-element TEC (från engelska Thermoelectric Cooler - thermoelectric cooler).

Den motsatta effekten av Peltier-effekten kallas Seebeck-effekten.

Funktionsprincip

Funktionen av Peltier-element är baserad på kontakten mellan två ledande material med olika elektronenerginivåer i ledningsbandet. När ström flyter genom kontakten mellan sådana material måste elektronen förvärva energi för att kunna flytta till ett högre energiledningsband hos en annan halvledare. När denna energi absorberas kyls kontaktpunkten mellan halvledarna. När ström flyter i motsatt riktning värms kontaktpunkten mellan halvledarna upp, förutom den vanliga termiska effekten.

När metaller kommer i kontakt är Peltier-effekten så liten att den är omärkbar mot bakgrund av ohmsk uppvärmning och värmeledningsförmåga. Därför används i praktiska tillämpningar kontakt mellan två halvledare.

Ett Peltier-element består av ett eller flera par av små halvledarparallellepipeder - en n-typ och en p-typ i ett par (vanligtvis vismuttellurid, Bi2Te3 och kiselgermanid), som är kopplade i par med hjälp av metallbryggor. Metallbyglarna fungerar samtidigt som termiska kontakter och är isolerade med en icke-ledande film eller keramisk platta. Par av parallellepiped är sammankopplade på ett sådant sätt att en seriekoppling av många par av halvledare bildas med olika typer ledningsförmåga, så att det överst finns en sekvens av anslutningar (n->p), och längst ner den motsatta (p->n). Elektrisk ström flyter sekventiellt genom alla parallellepipeder. Beroende på strömriktningen kyls de övre kontakterna och de nedre värms upp - eller vice versa. Således elektricitetöverför värme från ena sidan av Peltier-elementet till den motsatta och skapar en temperaturskillnad.

Om du kyler värmesidan på Peltier-elementet, till exempel med hjälp av en radiator och fläkt, så blir temperaturen på den kalla sidan ännu lägre. I enstegselement, beroende på elementtyp och strömvärde, kan temperaturskillnaden uppgå till cirka 70 °C.

Fördelar och nackdelar

Fördelen med Peltier-elementet är dess ringa storlek, frånvaron av några rörliga delar, såväl som gaser och vätskor. Genom att vända strömriktningen är både kyla och uppvärmning möjlig - detta gör det möjligt att termostatera vid omgivningstemperaturer både över och under termostattemperaturen. En annan fördel är frånvaron av mekaniska delar och frånvaron av buller.

Nackdelen med Peltier-elementet är dess lägre effektivitet än för kompressorkylaggregat som använder freon, vilket leder till hög energiförbrukning för att uppnå en märkbar temperaturskillnad. Trots detta pågår utveckling för att öka den termiska effektiviteten, och Peltier-element har fått bred tillämpning inom tekniken, eftersom ytterligare enheter Temperaturer under 0 °C kan realiseras.

Huvudproblemet med att konstruera Peltier-element med hög verkningsgrad är att fria elektroner i ett ämne samtidigt är bärare av både elektrisk ström och värme. Materialet för Peltier-elementet måste samtidigt ha två ömsesidigt uteslutande egenskaper - det leder elektrisk ström bra, men leder dåligt värme.

I Peltier-cellbatterier är det möjligt att uppnå en teoretiskt mycket stor temperaturskillnad, mer än 70 grader Celsius, därför är det bättre att använda en pulsad temperaturkontrollmetod, tack vare vilken energiförbrukningen också kan minskas. I detta fall är det önskvärt att jämna ut strömrippel för att förlänga livslängden för Peltier-elementet.

Användning av termoelektrisk modul: i vattenkylare, kylsystem för datorer eller mikrokretsar av olika små enheter, i elektriska termiska generatorer, kylning av grafikkort, norra eller sydliga broar, bilkylskåp, luftkylare, Arduino, för kylning av CCD-matriser och infraröda fotodetektorer, i elektriska termiska generatorer, i termostater, i vetenskapliga laboratorieinstrument, termiska kalibratorer, termiska stabilisatorer. I allmänhet, där det krävs för att uppnå temperaturskillnader på mer än 60 grader.

Peltierplattans mått och förbrukningsegenskaper

Mått på Peltier-plattor och förbrukningsegenskaper (strömförbrukning, spänning, ström, maximal temperaturskillnad). Märkningarna för dessa termoelektriska generatorer kan vara olika på olika platser, allt beror på tillverkaren (till exempel: TEG1-241-1.4-1.2; CP1.4-127-06L inhemsk; TB-127-1.4-1.5 Frost-72 ; SP1848-27145; Seebeck termogenerator TEP1-142T300). Egenskaperna kommer i sin tur inte att skilja sig mycket, men vissa indikatorer skiljer sig inte avsevärt.

Qmax	Umax	Imax	dTmax	Mått, (mm)
(W)	(I)	(A)	(hagel)	A	B	H
36,0	16,1	3,6	71	30,0	30,0	3,6
36,0	16,1	3,6	71	40,0	40,0	3,6
62,0	16,3	6,2	72	40,0	40,0	3,9
65,0	16,7	6,3	74	40,0	40,0	3,9
80,0	16,1	8,0	71	40,0	40,0	3,4
80,0	16,1	8,0	71	48,0	48,0	3,4
94,0	24,9	6,1	70	40,0	40,0	3,9
115,0	24,6	7,6	69	40,0	40,0	3,6
120,0	24,6	7,9	69	40,0	40,0	3,4
131,0	24,6	8,6	69	40,0	40,0	3,3
172,0	24,6	11,3	69	40,0	40,0	3,2
156,0	15,7	16,1	70	48,0	48,0	3,4
223,0	15,5	23,4	68	55,0	59,0	3,3
310,0	24,6	20,6	69	62,0	62,0	3,2

DIY USB-kylskåp (Peltier-modul)

För att bygga vårt minikylskåp behöver vi hitta eller köpa ett Peltier-element (du kan läsa vad det är och hur det fungerar nedan) och två radiatorer.

Just det här Peltier-elementet, jag slet ut det ur en trasig dator, det stod där mellan processorn och kylaren. Jag rensade bort den gamla termiska pastan från den. I ett nötskal - detta Peltier-element när det appliceras på det likström börjar fungera enligt följande: en sida av den börjar värmas upp och den andra börjar svalna; om du ändrar strömkällans polaritet kommer elementets sidor att bete sig på motsatt sätt!

Därefter tog jag två massiva radiatorer från en onödig förstärkare. Sedan smörjde jag in elementet med ny termopasta, som jag köpte i en radioaffär, och klämde fast Peltierelementet mellan radiatorerna. Användningen av termisk pasta i detta fall är obligatorisk!
Anslut ledningarna till elementet från USB-kabel och kopplade in den till datorn - en radiator började värmas upp och den andra började svalna! Så allt är i sin ordning!

Materialet jag använde för att limma ihop kylskåpet liknar komprimerat skum eller porös plast. I allmänhet kan materialet vara vad som helst, dess huvudsakliga kvalitet är värmeisolering.
Glaset är organiskt och ser ganska skört ut, men i själva verket är materialet hållbart.
Lim - superlim.

Sedan gjorde jag för bekvämlighets skull ett magnetlås.
Det blev bra - en flaska mineralvatten fick lätt plats där.

Generator - genererar elektricitet med hjälp av ett Peltier-element

Fördelar med denna generator:

— Bränsle är allt som brinner eller värmer.
— USB-utgång 5 Volt, 500mA.
— Beror inte på sol, vind osv.
- Enkel och stark design som kan hålla för evigt.
— Du kan laga mat på den medan telefonen laddas.
- Mångsidighet.
— Vem som helst kan montera det hemma på 1 kväll (även en AvtoVAZ-anställd =)).
- Billig design.

Jag uppfann det inte, det finns kommersiella kopior som är mycket bättre än mina. Till exempel, BioLite CampStove, dess pris är 7900 rubel. Min kopia gjordes i all hast för att skriva den här artikeln och ytterligare experiment.

Grunden är Peltier-elementet. Detta är en termoelektrisk modul som används i vattenkylare och bärbara kylskåp, och den används också för att kyla processorn. När spänning appliceras på den kyls ena sidan och den andra värms upp. Tvärtom kommer vi att värma ena sidan för att generera el.

Huvudprincipen är att ena sidan värms upp och den andra förblir oförändrad, för maximal effektivitet behöver du en temperaturskillnad på 100 grader Celsius.

Låt oss börja!


Vi kommer att behöva:
— Peltier-element, jag använde TEC1-12710
- Onödig strömförsörjning från datorn
Vem som helst, även den som brann ner, och allt brann ut utom kroppen
- Spänningsregulator
DC-DC Boost Module, Ingångsspänning 1-5 Volt, utgång alltid 5V.
— Kylare (ju större desto bättre), helst med en 5V kylare, eftersom Radiatorn kommer gradvis att värmas upp. På vintern är detta inget problem, eftersom du kan lägga kylaren på is.
- Kylpasta
- Uppsättning verktyg

TEC1-12710-modul, klassad till 10 A (mindre eller mer). Men de mer kraftfulla kommer att bli större. Ju högre ström, desto effektivare och dyrare är den. Jag köpte det från Aliexpress för cirka 250 rubel. I våra elektronikbutiker kostar detta cirka 1 500 rubel.

Modulen är designad för en maxspänning på 12V, men den matar inte ut så mycket på grund av låg verkningsgrad när vi använder den i motsatt riktning, d.v.s. att ta emot ström.

För att det ska finnas en stabil 5 volt och enheter ska laddas säkert behöver du en step-up stabilisator. Den börjar producera 5 volt när det fortfarande bara är 1 volt på Peltier-elementet.Du kan veta att allt är klart för laddning av den tända lysdioden på modulen.


Du kan montera din egen, men jag bestämde mig för att lita på kineserna, de erbjuder en färdig modul med en USB-utgång för 80 rubel. på samma sida.

Låt oss tömma vår strömförsörjning. Jag var tvungen att göra ytterligare hål för bättre luftcirkulation (strömförsörjningen var mycket gammal).

Huvudprincipen är att luft sugs in underifrån och kommer ut genom toppen. Enkelt uttryckt måste du göra en vanlig spis. Glöm inte att ge ett hål för att kasta flis och ett ställ för en gryta eller mugg för kokande vatten, om du behöver det.


Därefter måste du fästa Peltier-modulen med en radiator på en plan vägg, efter att först ha applicerat termisk pasta jämnt. Ju tätare kontakt, desto bättre. Sidan där modellen står är kall, det är på denna sida vi applicerar kylaren. Om du blandar ihop det kommer modulen inte att mata ut spänning, i det här fallet behöver du bara byta kablarna.


Vi löder boost-omvandlaren och hittar var vi ska gömma den. Du kan i allmänhet låta den hänga på trådarna, men du behöver definitivt isolera den, till exempel lägga värmekrymp på den.

Låt oss sätta ihop allt. Detta är vad du bör få:

Hur det fungerar?

Vi kastar grenar, flis, i allmänhet, allt som brinner inuti. Sedan tänder vi den. Elden värmer kaminens väggar och Peltier-elementet som finns på en av dessa väggar. Den andra sidan av elementet, som är på radiatorn, förblir vid utetemperatur. Ju större temperaturskillnad, desto större effekt, men överdriv inte.

Maximal effektivitet uppnås redan med en skillnad på 100 grader. Med tiden börjar kylaren att värmas upp och kommer att behöva kylas. Du kan kasta snö, hälla vatten på den, placera kylaren på is eller i vatten eller placera en mugg kallt vatten på den. Det finns många alternativ, det enklaste är en kylare, det tar bort en del av kraften, men på grund av kylning kommer det övergripande resultatet inte att förändras.


Utsätt INTE elementet för höga temperaturer, det kan brinna ut och brännas ut. Dokumentationen anger en maxtemperatur på 180 °C, men det finns ingen anledning att oroa sig för mycket, med bra kylning och med enkel ved kommer det inte att hända det.

Om du inte är lat och gör allt rätt får du en så enkel flishugg som du kan värma mat, koka, vattna och ladda dina prylar på samtidigt.

Den kan användas hemma om det blir strömavbrott genom att placera ett ljus inuti. Förresten, om du ansluter lysdioder till den, blir ljuset mycket starkare än från själva ljuset.

På alla ställen där du kan hitta något som brinner, kommer du att ha elektricitet, värme och möjligheten att bekvämt laga mat och använda mindre bränsle jämfört med en eld.

Första proven!

Efter jobbet gick jag in i skogen, solen hade nästan gått ner, buskveden var blöt, men kaminen gav utdelning till 100%.

Resultatet överträffade alla mina förväntningar. Direkt efter att träflisen brann tändes indikatorn, jag kopplade in telefonen och den började laddas. Laddningen var stabil.

Omvandlaren ansträngde sig inte alls. Jag tog även med mig en kylplatta till den bärbara datorn, den har 2 kylare och lysdioder, den borde förbruka en hyfsad mängd. Jag kopplade in den, allt snurrar, glöder och vinden blåser. Jag tog även en USB-fläkt och kopplade in den på slutet, när det bara var kol kvar. Allt går jättebra, jag vet inte ens vad jag ska försöka.

Resultat:

Allt fungerar utmärkt, det ger ut sitt kön Ampere. Ändå behöver du en kylare, för... om en halvtimme värmdes radiatorn upp till ca 40 grader, på sommaren blir det ännu mer. Låt dig snurra.

Lågorna skjuter högt upp, jag personligen behöver inte en sådan eld, jag kommer att täcka några av hålen så att den brinner långsammare.

Jag kommer att göra allt nytt, jag kommer att ta som grund en vanlig flishugg som är gjord av plåtburkar, men jag kommer att göra den av tjockare metall och rektangulär till formen. Jag ska köpa en bra kylare med en kylare av lämplig form och försöka göra en hopfällbar version så att den tar mindre plats när jag bär den.

Att producera dricksvatten med hjälp av en Peltier-modul

Termoelementet (Peltier-modulen) fungerar på den omvända principen av ett termoelement - utseendet på en temperaturskillnad när elektrisk ström flyter.

Hur fungerar Peltier-elementet?

Det är ganska enkelt att använda en Peltier-modul, vars princip är att frigöra eller absorbera värme i kontaktögonblicket olika material när energiflödet av elektroner passerar genom det före och efter kontakt är det annorlunda. Om det är mindre vid utloppet betyder det att värme genereras där. När elektroner i kontakt hämmas av ett elektriskt fält överför de kinetisk energi till kristallgittret och värmer upp det. Om de accelererar absorberas värme. Detta beror på att en del av energin tas från kristallgitter och det svalnar.

Till stor del är detta fenomen inneboende i halvledare, vilket förklaras av den stora skillnaden i laddningar.

Peltier-modulen, vars tillämpning är ämnet för vår recension, används vid skapandet av termoelektriska kylanordningar (TEC). Den enklaste av dem består av två halvledare av p- och n-typ kopplade i serie genom kopparkontakter.

Om elektroner rör sig från en halvledare "p" till "n", vid den första korsningen med en metallbrygga rekombinerar de och frigör energi. Nästa övergång från halvledaren "p" till kopparledaren åtföljs av "dragning" av elektroner genom kontakten av ett elektriskt fält. Denna process leder till energiabsorption och kylning av området runt kontakten. Processer sker på liknande sätt vid följande övergångar.

Genom att placera uppvärmda och kylda kontakter i olika parallella plan erhålls en praktisk implementering av metoden. Halvledare är gjorda av selen, vismut, antimon eller tellur. Peltier-modulen rymmer ett stort antal termoelement placerade mellan aluminiumnitrid eller aluminiumoxidkeramiska plattor.

Faktorer som påverkar effektiviteten av TEM

• Aktuell styrka.
• Antal termoelement (upp till flera hundra).
• Typer av halvledare.
• Kylhastighet.

Större värden har ännu inte uppnåtts på grund av låg effektivitet (5-8%) och höga kostnader. För att ett TEM ska fungera framgångsrikt är det nödvändigt att säkerställa effektiv värmeavlägsning från den uppvärmda sidan. Detta skapar svårigheter i den praktiska implementeringen av metoden. Om polariteten vänds omvänder den kalla och varma sidan varandra.

Fördelar och nackdelar med moduler

Behovet av TEM uppstod med tillkomsten av elektroniska enheter som kräver miniatyrkylsystem. Fördelarna med modulerna är följande:

• kompakthet;
• inga rörliga leder;
• Peltier-modulen har en reversibel funktionsprincip vid byte av polaritet;
• enkelhet i kaskadanslutningar för ökad effekt.

Den största nackdelen med modulen är låg effektivitet. Detta yttrar sig i hög strömförbrukning för att uppnå önskad kyleffekt. Dessutom har det en hög kostnad.

Tillämpning av TEM

Peltier-modulen används främst för kylning av mikrokretsar och smådelar. En start gjordes för kylelement av militär utrustning:

• mikrokretsar;
• infraröda detektorer;
• laserelement;
• kristalloscillatorer.

Peltiers termoelektriska modul började gradvis användas i hushållsapparater: för att skapa kylskåp, luftkonditioneringsapparater, generatorer och termostater. Dess huvudsakliga syfte är att kyla små föremål.

CPU kylning

Huvudkomponenterna i datorer förbättras ständigt, vilket leder till en ökning av värmeutvecklingen. Tillsammans med dem utvecklas kylsystem med hjälp av innovativ teknik och moderna kontroller. Peltier-modulen har funnit tillämpning inom detta område främst i kylmikrokretsar och andra radiokomponenter. Traditionella kylare klarar inte längre av påtvingade överklockningslägen för mikroprocessorer. Och att öka frekvensen av processorer gör det möjligt att öka deras prestanda.

Att öka fläkthastigheten resulterar i betydande ljud. Det elimineras genom att använda en Peltier-modul i ett kombinerat kylsystem. På så sätt bemästrade ledande företag snabbt produktionen av effektiva kylsystem, vilket började bli mycket efterfrågat.

Värme avlägsnas vanligtvis från processorer av kylare. Luftflödet kan sugas in utifrån eller komma inifrån systemenheten. Det största problemet är att lufttemperaturen ibland är otillräcklig för att avlägsna värme. Därför började TEM användas för att kyla luftflödet som kommer in i systemenhet, vilket ökar effektiviteten av värmeöverföringen. Således är den inbyggda luftkonditioneringen en assistent till det traditionella datorkylsystemet.

Aluminiumradiatorer är fästa på båda sidor av modulen. Från den kalla plattsidan pumpas kylluft in i processorn. Efter att den tagit upp värmen blåser en annan fläkt ut den genom modulens värmeplatta.

Modern TEM är kontrollerad elektronisk anordning med en temperatursensor, där kylningsgraden är proportionell mot processorns uppvärmning.

Att aktivera processorkylning skapar också en del problem.

1. Enkla Peltier kylmoduler är designade för kontinuerlig drift. Lägre strömförbrukning minskar också värmeavledningen, vilket kan göra att chippet överkyles och därefter fryser processorn.
2. Om driften av kylaren och kylskåpet inte är korrekt samordnade kan det senare byta till värmeläge istället för kylning. Den extra värmekällan gör att processorn överhettas.

Alltså för moderna processorer Vi behöver avancerad kylteknik med kontroll över driften av själva modulerna. Sådana förändringar i driftlägen sker inte med grafikkort, som också kräver intensiv kylning. Därför är TEM idealiskt för dem.

Gör-det-själv bilkylskåp

I mitten av förra seklet försökte den inhemska industrin bemästra produktionen av små kylskåp baserade på Peltier-effekten. Befintlig teknik på den tiden tillät inte detta att göras. Numera är den begränsande faktorn främst högt pris, men försöken fortsätter och framgång har redan uppnåtts.

Utbredd produktion av termoelektriska enheter gör att du kan skapa ett litet kylskåp med dina egna händer, bekvämt att använda i bilar. Dess grund är en "smörgås", som görs enligt följande.

1. Ett lager av värmeledande pasta typ KPT-8 appliceras på den övre radiatorn och Peltier-modulen limmas på ena sidan av den keramiska ytan.
2. På samma sätt är en annan radiator fäst på den från undersidan, avsedd för placering i kylkammaren.
3. Hela enheten komprimeras tätt och torkas i 4-5 timmar.
4. Kylare är installerade på båda radiatorerna: den övre kommer att ta bort värme och den nedre kommer att utjämna temperaturen i kylskåpet.

Kylskåpskroppen är tillverkad med en värmeisolerande packning inuti. Det är viktigt att det sluter tätt. Du kan använda en vanlig plastverktygslåda för detta.

12V ström tillförs från fordonssystemet. Det kan även göras från ett 220 V-nät växelström, med strömförsörjning. Den enklaste AC till DC-omvandlingskretsen används. Den innehåller en likriktarbrygga och en krusningsutjämnande kondensator. Det är viktigt att de vid utgången inte överstiger 5% av det nominella värdet, annars minskar enhetens effektivitet. Modulen har två utgångar gjorda av färgade ledningar. Ett "plus" är alltid kopplat till rött och ett "minus" till svart.

Kraften på TEM måste motsvara lådans volym. De första 3 siffrorna i märkningen indikerar antalet par av halvledarmikroelement inuti modulen (49-127 eller fler). uttrycks med de två sista siffrorna i märkningen (från 3 till 15 A). Om strömmen inte räcker till måste du limma en annan modul på radiatorerna.

Notera! Om strömmen överstiger elementets effekt kommer det att värmas upp på båda sidor och snabbt misslyckas.

Peltier-modul: elektrisk energigenerator

TEM kan användas för att generera el. För att göra detta är det nödvändigt att skapa en temperaturskillnad mellan plattorna, och termoelementen mellan dem kommer att generera elektrisk ström.

För praktisk användning du behöver en TEM med minst 5 V. Då kan du använda den för att ladda mobiltelefon. På grund av Peltier-modulens låga verkningsgrad kommer en DC-DC boostomvandlare att krävas. För att montera generatorn behöver du:

• 2 Peltier-moduler TEC1-12705 med plattstorlek 40x40 mm;
• omvandlare EK-1674;
• aluminiumplåtar 3 mm tjocka;
• vattenpanna;
• värmebeständigt lim.

Två moduler placeras mellan plattorna med lim, och sedan fixeras hela strukturen i botten av pannan. Om du fyller den med vatten och sätter i brand får du den erforderliga temperaturskillnaden, vilket ger en EMF i storleksordningen 1,5 V. Genom att koppla modulerna till en boost-omvandlare kan du öka spänningen till 5 V, vilket är behövs för att ladda telefonens batteri.

Ju större temperaturskillnaden mellan vattnet och den lägre uppvärmda plattan är, desto effektivare är generatorn. Därför måste vi försöka minska uppvärmningen av vattnet olika sätt: få det att rinna igenom, byt ut det mot färskt oftare etc. Ett effektivt sätt att öka temperaturskillnaden är att kaskadera modulerna, när de läggs på varandra. Genom att öka enhetens övergripande dimensioner kan du placera fler element mellan plattorna och därigenom öka den totala kraften.

Generatorns prestanda kommer att vara tillräcklig för att ladda små batterier, fungera LED-lampor eller radio. Notera! För att skapa termiska generatorer behöver du moduler som kan arbeta vid 300-400 0 C! Resten är endast lämpliga för provtestning.

Till skillnad från andra sätt för alternativ generering av el, kan de fungera under körning om du skapar något som en katalytisk värmare.

Inhemska Peltier-moduler

TEMs av sin egen produktion dök upp på vår marknad för inte så länge sedan. De är mycket pålitliga och har bra egenskaper. Peltier-modulen, som är mycket efterfrågad, har måtten 40x40 mm. Den är konstruerad för en maximal ström på 6 A och spänning upp till 15 V.

En inhemsk Peltier-modul kan köpas till ett lågt pris. Vid 85 W skapar den en temperaturskillnad på 60 0 C. Tillsammans med en kylare kan den skydda en processor från överhettning med en effektförlust på 40 W.

Kännetecken för moduler från ledande företag

Utländska enheter presenteras på marknaden i större variation. För att skydda processorer från ledande företag används en PAX56B Peltier-modul som kylskåp, vars pris, komplett med en fläkt, är $35.

Med dimensioner på 30x30 mm håller den processortemperaturen inte högre än 63 0 C med en uteffekt på 25 W. För strömförsörjning är en spänning på 5 V tillräcklig, och strömmen överstiger inte 1,5 A.

PA6EXB Peltier-modulen är väl lämpad för att kyla processorn och ger normala temperaturförhållanden med en förlusteffekt på 40 W. Arean av dess modul är 40x40 mm, och strömförbrukningen är upp till 8 A. Förutom sina imponerande dimensioner - 60x60x52,5 mm (inklusive fläkten) - kräver enheten fritt utrymme runt den. Dess pris är $65.

När Peltier-modulen används, specifikationer den måste uppfylla behoven hos de kylda enheterna. Det är oacceptabelt att deras temperatur är för låg. Detta kan leda till fuktkondens, vilket kan vara skadligt för elektroniken.

Moduler för tillverkning av generatorer, till exempel, kännetecknas av högre effekt - 72 W respektive 108 W. De kännetecknas av markeringar, som alltid appliceras på den varma sidan. Den maximala tillåtna temperaturen på den varma sidan är 150-160 0 C. Ju större temperaturskillnad mellan plattorna, desto högre utspänning. Enheten arbetar med en maximal temperaturskillnad på 600 0 C.

Du kan köpa en Peltier-modul billigt - cirka $10 eller mindre per styck, om du letar tillräckligt noga. Ganska ofta höjer säljarna sina priser avsevärt, men du kan hitta dem flera gånger billigare om du köper dem på rea.

Slutsats

Peltier-effekten har nu hittat tillämpning i skapandet av små kylskåp nödvändiga för modern teknik. Processens reversibilitet gör det möjligt att producera mikrokraftverk som efterfrågas för att ladda batterier av elektroniska enheter.

Till skillnad från andra sätt för alternativ kraftgenerering kan de fungera under körning om en katalytisk värmare är installerad.

Ett Peltier-element kallas vanligtvis en omvandlare som kan arbeta från en temperaturskillnad. Detta sker genom att elektrisk ström flödar genom ledare genom kontakter. För detta ändamål tillhandahålls speciella plattor i elementen. Värmen går från ena sidan till den andra.

Idag är denna teknik efterfrågad främst på grund av dess betydande värmeöverföringskraft. Dessutom kan enheterna skryta med kompakthet. Radiatorerna installerade på många modeller är svaga. Detta beror på att värmeflödet svalnar ganska snabbt. Som ett resultat upprätthålls den önskade temperaturen konstant.

Detta element har inga rörliga delar. Enheterna fungerar helt tyst, och detta är en klar fördel. Det bör också sägas att de kan användas under mycket lång tid, och haverier inträffar extremt sällan. Den enklaste typen består av kopparledare med kontakter och anslutningstrådar. Dessutom finns det en isolator på kylsidan. Den är vanligtvis gjord av keramik eller

Varför behövs Peltier-element?

Peltier-element används oftast för att göra kylskåp. Vanligtvis pratar vi om kompakta modeller som kan användas till exempel av bilister på vägen. Detta är dock inte slutet på utbudet av applikationer för enheterna. I Nyligen Peltier-element började aktivt installeras i ljud- och akustisk utrustning. Där kan de utföra funktionerna hos en kylare.

Som ett resultat kyls enhetens förstärkare utan brus. För portabla kompressorer är Peltier-element oumbärliga. Om vi ​​pratar om den vetenskapliga industrin, använder forskare dessa enheter för att kyla lasern. I det här fallet är det möjligt att uppnå betydande stabilisering av studievågen av lysdioder.

Nackdelar med Peltier-modeller

Det verkar som att en så enkel och effektiv enhet inte har några nackdelar, men det finns några. Först och främst noterade experter omedelbart modulens låga penetrationskapacitet. Detta indikerar att personen kommer att ha vissa problem, om han vill kyla en enhet som fungerar från ett nätverk med en spänning på 400 V. I det här fallet kommer en speciell dielektrisk pasta delvis att hjälpa till att lösa detta problem. Strömavbrottet kommer dock fortfarande att vara högt och lindningen av Peltier-elementet kanske inte tål det.

Dessutom rekommenderas inte dessa modeller för användning i precisionselektronik. Eftersom konstruktionen av elementet innehåller metallplattor kan transistorernas känslighet försämras. Den sista nackdelen med Peltier-elementet är den låga effektiviteten. Dessa enheter är inte kapabla att uppnå en signifikant temperaturskillnad.

Modul för regulator

Att göra ett Peltier-element för en regulator med dina egna händer är ganska enkelt. För att göra detta bör du förbereda två metallplattor i förväg, såväl som ledningar med kontakter. Först och främst är ledare förberedda för installation, som kommer att placeras vid basen. De köps vanligtvis med "PP"-märkningen.

Dessutom, för normal temperaturkontroll, bör halvledare tillhandahållas vid utgången. De är nödvändiga för att snabbt överföra värme till toppplattan. För att installera alla element bör du använda en lödkolv. För att slutföra Peltier-elementet med dina egna händer, anslut sist av allt två ledningar. Den första är monterad vid den nedre basen och fixerad vid den yttersta ledaren. Kontakt med plattan bör undvikas.

Fäst sedan den andra tråden på den övre delen. Fixering utförs även till det yttersta elementet. För att kontrollera enhetens funktionalitet används en testare. För att göra detta måste två ledningar anslutas till enheten. Som ett resultat bör spänningsavvikelsen vara cirka 23 V. I denna situation beror mycket på regulatorns effekt.

Kylskåp med termistor

Hur man gör ett Peltier-element med egna händer för ett kylskåp med en termistor? För att svara på denna fråga är det viktigt att notera att plattorna för det är valda uteslutande från keramik. I detta fall används ett 20-tal ledare. Detta är nödvändigt för att temperaturskillnaden ska bli högre. Du kan öka den upp till 70 %. I det här fallet är det viktigt att beräkna

Detta kan göras baserat på utrustningens kraft. Ett kylskåp som använder flytande freon är idealiskt i detta fall. Själva Peltier-elementet är installerat nära förångaren, som är placerad bredvid motorn. För att installera det behöver du en standarduppsättning verktyg, såväl som packningar. De är nödvändiga för att skydda modellen från startreläet. Således kommer kylningen av den nedre delen av enheten att ske mycket snabbare.

För att uppnå en temperaturskillnad (Peltier-effekt) med egna händer kan du behöva minst 16 ledare. Det viktigaste är att på ett tillförlitligt sätt isolera ledningarna som kommer att anslutas till kompressorn. För att göra allt korrekt måste du först koppla bort kyltorken. Först efter detta är det möjligt att ansluta alla kontakter. När installationen är klar bör spänningsgränsen kontrolleras med en testare. Om elementet inte fungerar är termostaten den första som drabbas. I vissa fall förekommer det

Modell för kylskåp 15 V

Du kan göra ett Peltier-kylskåp med dina egna händer med små moduler. Modulerna fästs huvudsakligen nära radiatorerna. För att säkert fästa dem använder experter hörn. Elementet bör inte luta mot filtret, och detta bör beaktas.

För att komplettera en Peltier termoelektrisk modul med dina egna händer, är bottenplattan huvudsakligen vald från rostfritt stål. Ledare används som regel med märkningen "PR20". De tål en maximal belastning på 3 A. Den maximala temperaturavvikelsen kan nå 10 grader. I detta fall kan effektiviteten vara 75 %.

Peltierelement i 24 V kylskåp

Med hjälp av ett Peltier-element kan du göra ett kylskåp med dina egna händer endast från ledare med bra tätning. Samtidigt måste de staplas i tre rader för kylning. Driftströmmen i systemet måste hållas på 4 A. Du kan kontrollera den med en konventionell testare.

Om du använder keramiska plattor för elementet kan den maximala temperaturavvikelsen uppnås vid 15 grader. Ledningarna till kondensatorn installeras först efter att packningen har placerats. Du kan fästa den på enhetens vägg på olika sätt. Det viktigaste i den här situationen är att inte använda lim, som är känsligt för temperaturer över 30 grader.

Peltierelement för bilkylare

För att göra ett högkvalitativt automatiskt kylskåp med egna händer väljs en Peltier-modul (modul) med en platta vars tjocklek inte är mer än 1,1 mm. Det är bäst att använda icke-modulära ledningar. Kopparledare kommer också att krävas för drift. Deras kapacitet måste vara minst 4A.

Således kommer den maximala temperaturavvikelsen att nå 10 grader, detta anses normalt. Ledare används oftast med märkningen "PR20". De har nyligen visat sig vara mer stabila. De är också lämpliga för olika kontakter. En lödkolv används för att ansluta enheten till kondensatorn. Högkvalitativ installation är endast möjlig på reläblockets packning. Skillnaderna i detta fall kommer att vara minimala.

Hur gör man ett element till en dricksvattenkylare?

En DIY Peltier-modul (element) för en kylare är ganska enkel. Det är viktigt att endast välja keramiska plattor för det. Minst 12 ledare används i enheten, så motståndet kommer att hållas högt. Anslutningen av element utförs vanligtvis med lödning. Det måste finnas två ledningar för anslutning till enheten. Elementet måste fästas i kylarens botten. I detta fall kan den komma i kontakt med enhetens hölje. För att utesluta fall kortslutningar, är det viktigt att fixa alla ledningar på gallret eller huset.

Luftkonditioneringar

Peltier-modulen (element) är gjord med dina egna händer för en luftkonditionering endast med klass "PR12" ledare. De är valda för denna uppgift främst för att de klarar låga temperaturer bra. Som mest är modellen kapabel att producera en spänning på 23 V. Resistansindikatorn kommer att vara på nivån 3 ohm. Temperaturskillnaden når maximalt 10 grader, och verkningsgraden är 65%. Ledare kan endast läggas i en rad mellan arken.

Tillverkning av generatorer

Du kan göra en generator med hjälp av en Peltier-modul (element) med dina egna händer. Enhetens prestanda kommer att öka med totalt 10 %. Detta uppnås tack vare större kylning av motorn. Enheten tål en maximal belastning på 30 A. På grund av det stora antalet ledare kan motståndet vara 4 ohm. Temperaturavvikelsen i systemet är cirka 13 grader. Modulen fästs direkt på rotorn. För att göra detta måste du först koppla bort den centrala axeln. I många fall stör inte statorn. För att förhindra att rotorlindningen värms upp från induktorn används keramiska plattor.

Kyla ett grafikkort på en dator

För att kyla grafikkortet bör du förbereda minst 14 ledare. Det är bäst att välja kopparmodeller. Deras värmeledningskoefficient är ganska hög. För att ansluta enheten till kortet används kablar av icke-modulär typ. Modellen är monterad nära grafikkortskylaren. För att säkra den används vanligtvis små.

För att fixa dem kan du använda vanliga nötter. Uppkomsten av överdrivet brus under drift indikerar att enheten inte fungerar korrekt. I det här fallet är det nödvändigt att kontrollera ledningarnas integritet. Du behöver också inspektera konduktörerna.

Peltier element för luftkonditionering

För att göra ett högkvalitativt Peltier-element med egna händer för en luftkonditionering används dubbla plattor. Deras minsta tjocklek bör vara minst 1 mm. I det här fallet kan man hoppas på en temperaturavvikelse på 15 grader. Efter att ha utrustat modulerna ökar prestandan hos luftkonditioneringsapparater i genomsnitt med 20 %. Mycket i denna situation beror på omgivningstemperaturen. Även nätspänningens stabilitet bör beaktas. Med mindre störningar kan enheten motstå en belastning på cirka 4 A.

Vid lödning av ledare bör de inte placeras för nära varandra. För att korrekt färdigställa Peltier-moduler med dina egna händer, måste ingångs- och utgångskontakterna installeras endast på en av de två plattorna. I det här fallet kommer enheten att vara mer kompakt. Ett allvarligt misstag i denna situation skulle vara att ansluta modulen direkt till enheten. Detta kommer att leda till oundvikliga skador på elementet.

Installation av modulen på en kondensator

För att installera det själv är det viktigt att utvärdera kondensatorns kraft. Om den inte överstiger 20 V, ska elementet monteras med ledare märkta "PR30" eller "PR26". För att fixera Peltier-modulen (elementet) på kondensatorn med dina egna händer, använd små metallhörn.

Det är bäst att installera dem fyra på varje sida. När det gäller prestanda kan kondensatorn i slutändan lägga till plus 10%. Om vi ​​pratar om värmeförluster kommer de att vara obetydliga. Enhetens effektivitet är i genomsnitt 80%. För högspänningskondensatorer moduler beräknas inte. I det här fallet kommer inte ens ett stort antal ledare att hjälpa.

Kylutrustning har blivit så väl etablerad i våra liv att det till och med är svårt att föreställa sig hur vi skulle klara oss utan den. Men klassiska köldmediedesigner är inte lämpliga för mobil användning t.ex. som en resekylväska.

För detta ändamål används installationer där driftprincipen bygger på Peltiereffekten. Låt oss kort prata om detta fenomen.

Vad det är?

Denna term hänvisar till ett termoelektriskt fenomen som upptäcktes 1834 av den franske naturforskaren Jean-Charles Peltier. Kärnan i effekten är frigöring eller absorption av värme i det område där olika ledare genom vilka elektrisk ström passerar är i kontakt.

I enlighet med den klassiska teorin finns följande förklaring till fenomenet: elektrisk ström överför elektroner mellan metaller, vilket kan accelerera eller bromsa deras rörelse, beroende på kontaktpotentialskillnaden i ledare gjorda av olika material. Följaktligen, med en ökning av kinetisk energi, omvandlas den till termisk energi.

På den andra ledaren observeras en omvänd process, som kräver påfyllning av energi, i enlighet med fysikens grundläggande lag. Detta uppstår på grund av termisk vibration, vilket orsakar kylning av metallen från vilken den andra ledaren är gjord.

Modern teknik gör det möjligt att producera halvledarelement-moduler med maximal termoelektrisk effekt. Det är vettigt att kort prata om deras design.

Design och funktionsprincip

Moderna moduler är en struktur som består av två isolerande plattor (vanligtvis keramiska), med seriekopplade termoelement placerade mellan dem. Ett förenklat diagram över ett sådant element finns i figuren nedan.

Beteckningar:

• A – kontakter för anslutning till en strömkälla;
• B - elementets heta yta;
• C – kall sida;
• D – kopparledare;
• E – halvledare baserad på p-övergång;
• F – n-typ halvledare.

Designen är gjord på ett sådant sätt att varje sida av modulen är i kontakt antingen p-n eller n-p övergångar(beroende på polaritet). Kontakter p-n värma upp, n-p – kyla ner (se bild 3). Följaktligen uppstår en temperaturskillnad (DT) på sidorna av elementet. För en observatör kommer denna effekt att se ut som en överföring av termisk energi mellan modulens sidor. Det är anmärkningsvärt att en förändring av strömpolariteten leder till en förändring av varma och kalla ytor.

Ris. 3. A – varm sida av termoelementet, B – kall sida

Specifikationer

Karakteristiken för termoelektriska moduler beskrivs av följande parametrar:

• kylkapacitet (Q max), denna egenskap bestäms baserat på den maximalt tillåtna strömmen och temperaturskillnaden mellan modulens sidor, mätt i watt;
• maximal temperaturskillnad mellan elementets sidor (DT max), parametern ges för ideala förhållanden, måttenheten är grader;
• tillåten ström som krävs för att säkerställa maximal temperaturskillnad – I max;
• den maximala spänningen Umax som krävs för att strömmen Imax ska nå toppskillnaden DTmax;
• modulens inre resistans – Resistans, indikerad i ohm;
• effektivitetskoefficient - COP (förkortning från engelska - prestandakoefficient), i huvudsak är detta enhetens effektivitet, som visar förhållandet mellan kyla och strömförbrukning. För billiga element är denna parameter i intervallet 0,3-0,35, för dyrare modeller närmar den sig 0,5.

Märkning

Låt oss titta på hur typiska modulmarkeringar dechiffreras med exemplet i figur 4.

Figur 4. Peltier-modul märkt TEC1-12706

Markeringen är indelad i tre meningsfulla grupper:

1. Elementbeteckning. De två första bokstäverna är alltid oförändrade (TE), vilket indikerar att detta är ett termoelement. Nästa anger storleken, det kan finnas bokstäverna "C" (standard) och "S" (liten). Den sista siffran anger hur många lager (kaskader) det finns i elementet.
2. Antalet termoelement i modulen som visas på bilden är 127.
3. Märkströmmen är i ampere, för oss är den 6 A.

Märkningarna för andra modeller i TEC1-serien läses på samma sätt, till exempel: 12703, 12705, 12710, etc.

Ansökan

Trots den ganska låga verkningsgraden används termoelektriska element i stor utsträckning i mätning, beräkningar och hushållsapparater. Moduler är ett viktigt funktionselement för följande enheter:

• mobila kylenheter;
• små generatorer för att generera elektricitet;
• kylsystem i persondatorer;
• kylare för kylning och uppvärmning av vatten;
• avfuktare etc.

Låt oss ge detaljerade exempel på användningen av termoelektriska moduler.

Kylskåp med Peltier-element

Termoelektriska kylenheter är betydligt sämre i prestanda jämfört med kompressor- och absorptionsanaloger. Men de har betydande fördelar, vilket gör deras användning tillrådlig under vissa förhållanden. Dessa fördelar inkluderar:

• enkel design;
• vibrationsmotstånd;
• frånvaro av rörliga element (förutom att fläkten blåser kylaren);
• låg ljudnivå;
• små dimensioner;
• förmåga att arbeta i vilken position som helst;
• lång livslängd;
• låg energiförbrukning.

Dessa egenskaper är idealiska för mobila installationer.

Peltierelement som elgenerator

Termoelektriska moduler kan fungera som elgeneratorer om en av deras sidor utsätts för tvångsuppvärmning. Ju större temperaturskillnaden mellan sidorna är, desto högre ström genereras av källan. Tyvärr är den maximala temperaturen för den termiska generatorn begränsad, den kan inte vara högre än smältpunkten för lodet som används i modulen. Brott mot detta villkor kommer att leda till fel på elementet.

För massproduktion av termiska generatorer används speciella moduler med eldfast lod, de kan värmas upp till en temperatur på 300°C. I vanliga element, till exempel TEC1 12715, är gränsen 150 grader.

Eftersom effektiviteten hos sådana anordningar är låg, används de endast i fall där det inte är möjligt att använda en mer effektiv källa till elektrisk energi. Emellertid efterfrågas 5-10 W termiska generatorer bland turister, geologer och invånare i avlägsna områden. Stor och kraftfull stationära installationer, som drivs av högtemperaturbränsle, används för att driva gasdistributionsenheter, utrustning för meteorologiska stationer, etc.

För att kyla processorn

Relativt nyligen började dessa moduler användas i CPU-kylsystem personliga datorer. Med tanke på termoelementens låga effektivitet är fördelarna med sådana strukturer ganska tveksamma. Till exempel för att kyla en 100-170W värmekälla (passar de flesta moderna modeller CPU), måste du spendera 400-680 W, vilket kräver installation av en kraftfull strömförsörjning.

Den andra fallgropen är att en obelastad processor kommer att frigöra mindre värmeenergi, och modulen kan kyla den under daggpunkten. Som ett resultat kommer kondens att börja bildas, vilket garanterat skadar elektroniken.

De som bestämmer sig för att skapa ett sådant system på egen hand kommer att behöva utföra en serie beräkningar för att välja modulens effekt för en specifik processormodell.

Baserat på ovanstående är det inte kostnadseffektivt att använda dessa moduler som ett CPU-kylsystem; dessutom kan de orsaka fel datorutrustning ur funktion.

Situationen är helt annorlunda med hybridenheter, där termiska moduler används i samband med vatten- eller luftkylning.

Hybridkylsystem har bevisat sin effektivitet, men den höga kostnaden begränsar kretsen av deras beundrare.

Luftkonditionering baserad på Peltier-element

Teoretiskt sett kommer en sådan enhet att vara strukturellt mycket enklare än klassiska klimatkontrollsystem, men allt handlar om låg prestanda. Det är en sak att kyla en liten volym av ett kylskåp, en annan sak att kyla ett rum eller interiören i en bil. Luftkonditioneringsapparater som använder termoelektriska moduler kommer att förbruka mer elektricitet (3-4 gånger) än utrustning som körs på köldmedium.

Angående användning som fordonssystem klimatkontroll, då räcker inte kraften hos en standardgenerator för att driva en sådan enhet. Att ersätta den med effektivare utrustning kommer att leda till betydande bränsleförbrukning, vilket inte är kostnadseffektivt.

I tematiska forum uppstår diskussioner om detta ämne med jämna mellanrum och olika hemgjorda mönster övervägs, men en fullfjädrad fungerande prototyp har ännu inte skapats (inte räknar luftkonditioneringen för en hamster). Det är mycket möjligt att situationen kommer att förändras när moduler med mer acceptabel effektivitet blir allmänt tillgängliga.

För kylvatten

Det termoelektriska elementet används ofta som kylvätska för vattenkylare. Designen inkluderar: en kylmodul, en termostatstyrd regulator och en värmare. Denna implementering är mycket enklare och billigare än en kompressorkrets; dessutom är den mer pålitlig och lättare att använda. Men det finns också vissa nackdelar:

• vatten kyls inte under 10-12°C;
• kylning tar längre tid än sin kompressor motsvarighet, därför är en sådan kylare inte lämplig för ett kontor med stor mängd arbetare;
• enheten är känslig för yttre temperatur, i ett varmt rum kommer vattnet inte att svalna till den lägsta temperaturen;
• Installation i dammiga rum rekommenderas inte, eftersom fläkten kan bli igensatt och kylmodulen kan gå sönder.

Bordsvattenkylare med Peltier-element

Lufttork baserad på Peltier-element

Till skillnad från en luftkonditionering, genomförandet av en avfuktare på termoelektriska element ganska möjligt. Designen är ganska enkel och billig. Kylmodulen sänker kylarens temperatur under daggpunkten, som ett resultat av att fukt som finns i luften som passerar genom enheten lägger sig på den. Det sedimenterade vattnet släpps ut i en speciell lagringstank.

Trots den låga effektiviteten är i detta fall enhetens effektivitet ganska tillfredsställande.

Hur ansluter man?

Det kommer inte att finnas några problem med att ansluta modulen; du måste lägga på ström till utgångsledningarna. konstant tryck, dess värde anges i databladet för elementet. Den röda ledningen måste anslutas till den positiva, den svarta ledningen till den negativa. Uppmärksamhet! Omvänd polaritet vänder positionerna för de kylda och uppvärmda ytorna.

Hur kontrollerar man Peltier-elementets funktionalitet?

Den enklaste och pålitligt sätt– taktil. Det är nödvändigt att ansluta modulen till lämplig spänningskälla och röra dess olika sidor. För ett fungerande element kommer en av dem att vara varmare, den andra kallare.

Om du inte har en lämplig källa till hands behöver du en multimeter och en tändare. Verifieringsprocessen är ganska enkel:

1. anslut sonderna till modulterminalerna;
2. för den tända tändaren till en av sidorna;
3. Vi observerar enhetens avläsningar.

I arbetsmodulen, när en av sidorna värms upp, genereras en elektrisk ström, som kommer att visas på enhetens display.

Hur man gör ett Peltier-element med egna händer?

Det är nästan omöjligt att göra en hemgjord modul hemma, särskilt eftersom det inte är någon mening med att göra det, med tanke på deras relativt låga kostnad (cirka $4-$10). Men du kan montera en enhet som kommer att vara användbar på en vandring, till exempel en termoelektrisk generator.

För att stabilisera spänningen är det nödvändigt att montera en enkel omvandlare på L6920 IC-kretsen.

En spänning i intervallet 0,8-5,5 V matas till ingången på en sådan omvandlare; vid utgången kommer den att producera stabila 5 V, vilket är tillräckligt för att ladda de flesta Mobil enheter. Om ett konventionellt Peltier-element används är det nödvändigt att begränsa driftstemperaturområdet för den uppvärmda sidan till 150 °C. För att slippa besväret med spårning är det bättre att använda en kastrull med kokande vatten som värmekälla. I detta fall är elementet garanterat att inte värmas över 100 °C.

Nåväl, alla grafer är ritade, alla tabeller är ifyllda, nu kan du drömma. I allmänhet, om du uppskattar energiförbrukningen på en vandring maximalt, får du följande:
GPS-navigator - 0,3 W x 10 h = 3 W*h per dag;
kamera (Canon DSLR) - 8 Wh batteri i 4 dagar = 2 Wh per dag;
videokamera (videobandspelare för att fånga intressanta ögonblick av resan, cirka 1 timmes video per dag) - 1,6 Wh per dag;
mobiltelefon- cirka 0,2 W*h per dag;
led ficklampa att belysa parkeringen på kvällen - 2 W*h per dag.
Totalt får vi: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh per dag. Med hänsyn till förlusterna vid laddning av dessa enheters batterier och oväntade utgifter kan du enkelt runda av denna siffra till 10 Wh per dag, vilket är ungefär lika med tre AA NiMH-batterier (3,2 Wh vardera). Vi kommer att anta att detta är den mängd el som gör att du bekvämt kan resa längs en tidigare planerad rutt utan att begränsa dina kreativa drifter. Denna beräkning är mer eller mindre korrekt för en solouting eller en grupp på två personer. Om det är fler personer tillkommer en extra konsument för varje person, vare sig det är en mobiltelefon eller en annan kamera. Jag tror att för varje "extra" deltagare kan du säkert lägga till 1 Wh, det vill säga för en grupp på 6 personer kommer en bekväm nivå av energiförbrukning att vara 14 Wh eller cirka 4,5 AA-batterier. Låt oss anta att vandringen varar i 10 dagar, då behöver du för en grupp på 2 personer 100 Wh energi, detta är 31 NiMH-batterier med en totalvikt på 31 x 31,5 = 976,5 g. Det vill säga nästan 1 kg batterier. Om du tar alkaliska batterier ger de bästa ut 2,2 Wh och du behöver 45 av dem. Jag vet inte deras vikt, men även om de väger 25 g vardera, blir summan mer än ett kilo. För en grupp på 6 personer är den totala mängden el 140 Wh, vilket är nästan 44 batterier som väger 1386 g eller 64 batterier som väger ännu mer. Om du tar med dig LiPo-batterier, som modellerare använder, så kommer det för två personer att vara ett batteri som väger 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg eller 625 g. För en grupp på 6 personer, massan av LiPo-batteriet kommer att väga 875 g.
Låt oss nu ta reda på hur det går med termogeneratorn. Låt oss säga att vi har en TEC1-12709-modul (eller moduler), värm den inte högre än 150 °C, kyl den i en ström med en temperatur på 15 °C, det vill säga på den kalla sidan kommer det att vara 20 °C, temperaturskillnaden är 150 - 20 = 130 °C. För ett sådant värde av temperaturskillnad har jag ingen effektivitetsindikator, jag måste räkna. Vi tar två maximivärden på grafen för effektivitet kontra ström för TEC1-12709, till exempel 13,6 mW/°C för en medeltemperaturskillnad på 71 °C och 15,7 mW/°C för 87 °C och beräknar med vilken mängd effektiviteten har ökat vid ökning av temperaturskillnaden med 87 - 71 = 16 °C. Det visar sig vara 2,1 mW/°C. Och då i proportion: om en ökning av skillnaden på 16 °C ledde till en ökning av effektiviteten med 2,1 mW/°C, så kommer en ökning av skillnaden med 130 - 87 = 43 °C att leda till en ökning av effektiviteten med (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. Detta innebär att verkningsgraden vid en temperaturskillnad på 130 °C blir lika med 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Som ett resultat får vi 21,3 x 130 = 2769 mW eller 2,8 W. Detta värde ligger ganska nära verkligheten, att döma av det faktum att i vissa videoexperiment producerade två moduler 4...6 W. För att erhålla 10 Wh energi med en modul måste generatorn arbeta i 10 ÷ 2,8 = 3,57 timmar och i 14 Wh - 5 timmar. Det vill säga, om du använder en termogenerator som består av 2 Peltier-element, tar det inte särskilt lång tid att generera el även för en stor grupp.
Det enda stora problemet med att generera el när man campar med denna metod är värmeavledning på den kalla sidan. Det bästa och mest optimala är vattenkylning, eftersom vatten har en hög värmekapacitet. I detta avseende har vattenturister mer tur än cyklister: deras transportsätt är specifikt kopplat till vatten, och om du tänker igenom generatorns design (det är väldigt konstigt varför det ännu inte har tänkts ut och implementerats i industriell skala) , då kan de generera el medan de kör. Generatorn är delvis nedsänkt i vatten och flyter delvis på ytan. Bränsle laddas in i ugnen allt eftersom det förbrukas och allt kyls med vatten från utsidan. Bränsle hämtas och förbereds vid rastplatsen.
Om du inte vill bry dig om att samla ved och kottar, kan du tänka på designen av en gasspis. Det är värt att göra lite matte här. Så vi har:
flytande gasflaska för gasbrännare med bränsle som väger 450 g;
sammansättning: isobutan - 72%, propan - 22%, butan - 6%, viktmässigt är detta 324 g, 99 g respektive 27 g;
värmevärdena för dessa gaser är 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg respektive 49,34 MJ/kg.
Efter multiplikation och addition har vi 22,07 MJ i en gasflaska. Vi tar verkningsgraden på vår generator till 1 %, därför får vi 220 kJ som el, vilket är 61,3 Wh. Vad kan du jämföra med? Jo, till exempel med 19 NiMH AA-batterier. Inte mycket och ganska dyrt, gas är inte billigt.
Eftersom det är dyrt att använda gas kan du komma på något med flytande bränsle, till exempel bensin. Jag letade lite på Internet efter en billig katalysator för katalytiska brännare, men jag kunde inte hitta något annat än krom (VI) oxid erhållen från ammoniumdikromat. Ja, och allt är inte så smidigt med det, men om du vill kan du genom en viss mängd experiment uppnå stabila positiva resultat även här. Katalytiska värmedynor tillverkade i Kina använder sannolikt spårmängder av platinagruppelement. Om det bara fanns en katalysator som i denna värmedyna, men större för Peltier-element. Resultatet skulle bli en kompakt och lätt generator. Bensinens värmevärde är 44,5 MJ/kg, densitet 0,74 kg/l, från en liter bensin har vi 33 MJ energi, vid 1% verkningsgrad är detta 330 kJ eller 91,6 Wh el (28 AA-batterier). Ett mer budgetalternativ, men ändå samla och förbered det som finns i naturen fri bränsle är naturligtvis mer lönsamt, och det har inte en särskilt obehagligt inslag, inneboende i de aktier som köps i butiken - det tar inte slut i det mest olämpliga ögonblicket.