Soğutma ekipmanı ve hava soğutma sistemleri, günlük yaşamın temel unsurlarıdır. Ancak standart soğutucu bazlı hacimsel tasarımlar, soğutucu poşetler gibi mobil uygulamalar için uygun değildir. Bu gibi durumlarda, bu materyalde ayrıntılı olarak tartışacağımız Peltier etkisinin çalışmasına dayanan cihazlar kullanılır.
Peltier elemanı veya termoelektrik soğutucu, bir bağlantı bakır levhası ile birbirine bağlanan p ve n tipi iletkenliğe sahip iki elemandan oluşan bir termokupl dayanmaktadır. Detaylar çoğu durumda bizmut, tellür, antimon ve selenyumdan yapılmıştır. Bu tür cihazlar evsel soğutma sistemlerinde kullanılmakta olup, enerji üretme özelliğine de sahiptirler.
İçerik
Ne olduğunu
Peltier fenomeni ve terimi, 1834'te Fransız bilim adamı Jean-Charles Peltier tarafından yapılan bir keşfi akla getiriyor.Keşfin özü, içinden bir elektrik akımının aktığı iki farklı yönlendirilmiş iletken arasında bir temasın olduğu alanda ısının sürekli olarak salınması veya emilmesidir.
Klasik teori bu olayı şu şekilde açıklar: Bir elektrik akımı yardımıyla, farklı iletkenlik seviyelerine sahip metal iletkenler üzerindeki temas potansiyel farkına bağlı olarak elektronlar metaller arasında hızlanarak veya yavaşlayarak aktarılır. Peltier elementler böylece kinetik enerjinin ısıya dönüştürülmesine katkıda bulunur.
İkinci iletken üzerinde, temel fizik yasasına dayalı olarak enerjinin yenilenmesinin gerekli olduğu durumlarda ters etki meydana gelir. Bu durum, ikinci iletkenin metalinin soğutulmasının bir sonucu olarak termal salınım süreci nedeniyle oluşur.
Modern teknolojilerin yardımıyla maksimum termoelektrik etkiye sahip bir Peltier modülü üretmek mümkündür.
Cihaz ve çalışma prensibi
Modern Peltier modülleri, iki yalıtkan plakanın bulunduğu ve termokuplların sıkı bir sırayla aralarına bağlandığı bir tasarımdır. Bu elemanın işleyişinin daha iyi anlaşılması için standart şeması şekilde gösterilmiştir.
Yapısal elemanların tanımları:
- A - güç kaynağına bağlantının yapıldığı kontaklar;
- B - sıcak yüzey;
- C - soğuk taraf;
- D - bakır iletkenler;
- E, bir p-bağlantı yarı iletkenidir;
- F, n-tipi bir yarı iletkendir.
Eleman, polariteye bağlı olarak her iki yüzey p-n veya n-p bağlantılarıyla temas halinde olacak şekilde yapılmıştır. Kontaklar p-n ısınır ve n-p sıcaklığı düşer.Sonuç olarak, elemanın uçlarında bir sıcaklık farkı DT belirir. Bu etki, modülün elemanları arasında hareket eden termal enerjinin polariteye bağlı olarak sıcaklık rejimini düzenlediği anlamına gelir. Ayrıca polaritenin değişmesi durumunda sıcak ve soğuk yüzeylerin de değiştiğine dikkat edilmelidir.
Özellikler
Peltier öğesinin teknik parametreleri aşağıdaki değerleri alır:
- soğutma kapasitesi (Qmax) - akım limiti ve modülün uçları arasındaki sıcaklık farkı temelinde hesaplanır. Ölçü birimi - Watt;
- sınırlayıcı sıcaklık farkı (DTmax) - derece olarak ölçülür, bu özellik optimum koşullar için verilir;
- Imax, daha büyük bir sıcaklık farkı sağlamak için gereken maksimum elektrik akımıdır;
- Imax elektrik akımının maksimum sıcaklık farkı DTmax'a ulaşması için gerekli olan limit voltajı Umax;
- Direnç - cihazın Ohm cinsinden ölçülen iç direnci;
- COP, Peltier modülünün soğutma ve güç tüketimi oranını yansıtan verimlilik veya verimlilik katsayısıdır. Cihazın özelliklerine bağlı olarak, ucuz cihazlar için gösterge 0,3-0,35 aralığındadır, daha pahalı modeller için 0,5'e kadar değişir.
Mobil Peltier elemanının avantajları, küçük boyutları, işlemin tersine çevrilebilirliği ve taşınabilir bir elektrik jeneratörü veya buzdolabı olarak kullanma olasılığıdır.
Modülün dezavantajları yüksek maliyet, %3 içinde düşük verim, yüksek enerji maliyetleri ve sıcaklık farkını sürekli koruma ihtiyacıdır.
Başvuru
Düşük verimlilik katsayısı dikkate alındığında bile, Peltier modülündeki plakalar, taşınabilir ev aletlerinin yanı sıra ölçüm, bilgi işlem cihazlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Modellerin ayrılmaz bir parçası olduğu cihazların listesi:
- taşınabilir soğutma cihazları;
- küçük elektrik jeneratörleri;
- PC'lerde ve dizüstü bilgisayarlarda soğutma kompleksleri;
- içme suyunu ısıtmak ve soğutmak için soğutucular;
- hava kurutucular.
nasıl bağlanır
Peltier modülünü kendiniz bağlayabilirsiniz, fazla zaman ve çaba gerektirmez. Çıkış kontakları, cihazın kullanım talimatlarında belirtilen sabit bir voltajla beslenmelidir. Kırmızı kablo artıya, siyah kablo eksiye bağlanır. Kutuplar ters çevrildiğinde, ısıtılan ve soğutulan yüzeylerin yer değiştireceğini unutmayın.
Bağlamadan önce, elemanın çalışabilirliğini kontrol etmeniz önerilir. Cihazı kontrol etmenin basit ve güvenilir yollarından biri dokunsal yöntemdir: bunun için cihazı bir elektrik akımı kaynağına bağlamanız ve farklı kontaklara dokunmanız gerekir. Normal çalışan bir cihazda bazı kontaklar sıcak, bazıları ise soğuk olacaktır.
Ayrıca bir multimetre ve çakmak ile de kontrol edebilirsiniz. Bunu yapmak için, probları cihazın kontaklarına bağlamanız, çakmağı bir tarafa getirmeniz ve multimetrenin okumalarını gözlemlemeniz gerekir. Peltier elemanı standart modda çalışıyorsa, ısıtma işlemi sırasında bir tarafta elektrik akımı oluşacak ve multimetre ekranında voltaj verileri görüntülenecektir.
Kendin yap peltier elemanı nasıl yapılır
Peltier elemanının düşük maliyeti ve uygulanabilir bir eleman yaratmak için özel bilgi ihtiyacı nedeniyle evde üretilmesi pratik değildir. Bununla birlikte, ülkede veya bir kamp gezisinde kullanışlı olacak, kendi ellerinizle verimli bir mobil termoelektrik jeneratörü monte edebilirsiniz.
Elektrik voltajını stabilize etmek için, L6920 IC çipine standart bir dönüştürücü kendiniz monte etmeniz gerekecektir. Cihazın girişine 0,8-5,5 V arasında bir voltaj uygulanmalıdır ve çıkışta 5 V üretecektir, bu değer mobil cihazların pilini standart modda şarj etmek için yeterlidir. Standart bir elektronik Peltier cihazı kullanılıyorsa, ısıtılan yüzeyin sıcaklık sınırının 150 derece ile sınırlandırılması gerekecektir. Sıcaklık kontrolünün kolaylığı için kaynar su ile bir su ısıtıcısı kullanılması tavsiye edilir, daha sonra model 100 derecenin üzerinde ısınmayacaktır.
Peltier plakalar, modern ev aletlerini soğutmak için yaygın olarak kullanılır, klimalarda, cihazın etkinliği, özellikle termal rejimi stabilize etmek ve güçlü bir işlemciyi soğutmak için kanıtlanmıştır. Peltier elemanı temelinde, genellikle yazlık evler veya arabalar için evde radyatöre güç sağlayan etkili mobil buzdolapları yapılır. Sürecin tersine çevrilebilirliği nedeniyle, elektrik kaynağı olmayan alanlarda mobil küçük enerji santralleri olarak kendi kendine yapılan elemanlar kullanılır.
Benzer makaleler:
