Šaldymo įranga ir šaldymo įrenginiai yra būtini kasdieniame gyvenime. Tačiau standartinės šaldymo skysčio pagrindu sukurtos birios konstrukcijos netinka naudoti mobiliai, pavyzdžiui, šaldytuvuose pirkinių maišuose. Tokiais atvejais naudojami Peltjė efektu pagrįsti prietaisai, kuriuos išsamiai aptarsime šioje medžiagoje.
Peltjė elemento arba termoelektrinio aušintuvo pagrindą sudaro termoelementas, sudarytas iš dviejų p ir n tipo laidumo elementų, sujungtų varine perjungiamąja plokštele. Dažniausiai dalys gaminamos iš bismuto, telūro, stibio ir seleno. Tokie prietaisai naudojami buitinėse vėsinimo sistemose, be to, jie yra linkę gaminti energiją.
Turinys
Kas tai yra
Peltjė reiškinys ir terminas reiškia prancūzų mokslininko Jeano-Charleso Peltjė 1834 m. padarytą atradimą. Šio atradimo esmė ta, kad šiluma nuolat gaminama arba sugeriama toje vietoje, kur liečiasi du skirtingos orientacijos laidininkai ir jais teka elektros srovė.
Klasikinė teorija šį reiškinį aiškina taip: elektronai tarp metalų perduodami elektros srove, kuri pagreitėja arba sulėtėja priklausomai nuo kontaktinio potencialų skirtumo skirtingo laidumo metaliniuose laidininkuose. Taigi Peltjė elementai padeda kinetinę energiją paversti šilumine energija.
Antrajame laidininke pasireiškia priešingas poveikis, kai, remiantis pagrindiniu fizikos dėsniu, reikia papildyti energijos atsargas. Taip yra dėl šiluminio svyravimo proceso, dėl kurio atvėsta antrojo laidininko metalas.
Peltjė modulį, pasižymintį didžiausiu termoelektriniu poveikiu, galima pagaminti naudojant šiuolaikines technologijas.
Konstrukcija ir veikimo principas
Šiuolaikiniai Peltjė moduliai - tai konstrukcija, kurioje yra dvi izoliacinės plokštelės, o tarp jų griežta seka sujungtos termoporos. Kad geriau suprastumėte šio elemento funkciją, paveikslėlyje pateikta standartinė schema.
Elementų žymėjimas:
- A - kontaktai, kuriais jungiama prie maitinimo šaltinio;
- B - karštoji pusė;
- C - šaltoji pusė;
- D - variniai laidininkai;
- E - p sandūros puslaidininkis;
- F - n tipo puslaidininkis.
Elementas gaminamas taip, kad abu paviršiai liestųsi su p-n arba n-p sandūromis, atsižvelgiant į poliškumą. P-n kontaktai įkaista, o n-p temperatūra sumažėja. Dėl to elemento galuose susidaro DT temperatūros skirtumas. Šis poveikis reiškia, kad šiluminė energija, judanti tarp modulio elementų, reguliuoja temperatūros režimą priklausomai nuo poliškumo. Taip pat reikėtų pažymėti, kad, pakeitus poliškumą, pasikeičia karštas ir šaltas paviršiai.
Techninės charakteristikos
Peltjė elemento techniniai parametrai įgyja tokias vertes:
- Aušinimo pajėgumas (Qmax) - apskaičiuojamas pagal srovės ribą ir temperatūrų skirtumą tarp modulio galų. Matavimo vienetas yra vatai;
- temperatūros skirtumo riba (DTmax) - matuojama laipsniais, ši charakteristika pateikiama optimaliomis sąlygomis;
- Imax - ribinė elektros srovės jėga, reikalinga didesniam temperatūrų skirtumui pasiekti;
- Umax yra didžiausia įtampa Umax, kurios reikia elektros srovei Imax, kad būtų pasiektas didžiausias temperatūrų skirtumas DTmax;
- Varža - prietaiso vidinė varža, matuojama omais;
- POR yra efektyvumo koeficientas arba Peltjė modulio efektyvumas, kuris rodo aušinimo galios ir sunaudojamos aušinimo galios santykį. Priklausomai nuo prietaiso savybių, nebrangiuose prietaisuose šis rodiklis yra nuo 0,3 iki 0,35, o brangesniuose modeliuose - iki 0,5.
Mobiliojo Peltjė elemento privalumai - nedidelis dydis, proceso grįžtamumas ir galimybė jį naudoti kaip nešiojamąjį elektros generatorių ar šaldytuvą.
Šio modulio trūkumai yra dideli kaštai, mažas, maždaug 3 % efektyvumas, didelės energijos sąnaudos ir būtinybė nuolat palaikyti temperatūros skirtumą.
Paraiška
Net atsižvelgiant į mažą efektyvumo koeficientą, Peltjė modulių plokštelės plačiai naudojamos matavimo, skaičiavimo prietaisuose ir nešiojamuosiuose buitiniuose prietaisuose. Čia pateikiamas prietaisų, kurių neatsiejama dalis yra modeliai, sąrašas:
- nešiojamieji šaldymo įrenginiai;
- nedideli elektros generatoriai;
- kompiuterių ir nešiojamųjų kompiuterių aušinimo įrenginiai;
- geriamojo vandens šildymo ir aušinimo aušintuvai;
- oro sausintuvai.
Kaip prisijungti
Peltjė modulį galima prijungti patiems - tai greitas ir paprastas procesas. Nuolatinė įtampa prie išėjimo kontaktų turi būti prijungta taip, kaip nurodyta įrenginio naudojimo instrukcijoje. Raudonas laidas jungiamas prie pliuso, o juodas - prie minuso. Atkreipkite dėmesį, kad, pakeitus poliškumą, įkaitę ir atvėsę paviršiai pasikeičia.
Prieš prijungiant elementą patartina patikrinti jo veikimą. Vienas iš paprastų ir patikimų prietaiso bandymų būdų yra lytėjimo metodas: prijunkite prietaisą prie elektros srovės šaltinio ir palieskite skirtingus kontaktus. Tinkamai veikiančiame įrenginyje kai kurie kontaktai bus šilti, o kiti - vėsūs.
Taip pat galima patikrinti multimetru ir žiebtuvėliu. Norėdami tai padaryti, prijunkite zondus prie įrenginio kontaktų, palaikykite žiebtuvėlį vienoje pusėje ir stebėkite multimetro rodmenis. Jei Peltjė elementas veikia standartiniu režimu, šildymo proceso metu vienoje pusėje atsiranda elektros srovė, o multimetro ekrane rodomas įtampos rodmuo.
Kaip savo rankomis pasigaminti Peltjė elementą
Peltjė elemento neįmanoma pasigaminti namuose, nes jo kaina nedidelė, o norint sukurti tinkamą elementą reikia specialių žinių. Tačiau savo rankomis galima pasigaminti efektyvų mobilųjį termoelektrinį generatorių, kuris pravers sodyboje ar stovyklaujant.
Norėdami stabilizuoti elektros įtampą, turėsite sukurti savo standartinį keitiklį L6920 integrinėje grandinėje. Reikia prijungti 0,8-5,5 V įėjimo įtampą, o išėjimo įtampa bus 5 V, kurios pakanka mobiliųjų įrenginių baterijai įkrauti standartiniu režimu. Jei naudojamas standartinis elektroninis Peltjė prietaisas, būtina nustatyti 150 laipsnių paviršiaus temperatūros ribą. Kad būtų lengviau reguliuoti temperatūrą, patartina naudoti verdančio vandens puodą, tada modelis neįkaista daugiau nei 100 laipsnių.
Peltjė plokštelės plačiai naudojamos šiuolaikinių buitinių prietaisų aušinimui, oro kondicionieriuose; įrodyta, kad prietaisas ypač veiksmingas stabilizuojant šiluminį režimą ir aušinant galingą procesorių. Peltjė elementai dažnai naudojami gaminant efektyvius mobiliuosius šaldytuvus vasarnamiuose ar automobiliuose arba namuose radiatoriams maitinti. Dėl grįžtamojo proceso grįžtamumo naminiai elementai naudojami kaip mobilios mažos elektrinės vietovėse, kuriose nėra elektros energijos šaltinio.
Susiję straipsniai:
