Rashladna oprema je toliko ušla u naše živote da je teško i zamisliti kako bismo mogli bez nje. Ali klasični dizajni rashladnog sredstva nisu prikladni za mobilnu upotrebu, na primjer, kao putna rashladna torba.
U tu svrhu koriste se instalacije u kojima se princip rada zasniva na Peltier efektu. Hajde da ukratko porazgovaramo o ovom fenomenu.
Šta je to?
Ovaj izraz se odnosi na termoelektrični fenomen koji je 1834. otkrio francuski prirodnjak Jean-Charles Peltier. Suština efekta je oslobađanje ili apsorpcija topline u području gdje se nalaze različiti provodnici kroz koje se struja.
U skladu s klasičnom teorijom, postoji sljedeće objašnjenje fenomena: električna struja prenosi elektrone između metala, koji mogu ubrzati ili usporiti njihovo kretanje, ovisno o kontaktnoj potencijalnoj razlici u provodnicima od različitih materijala. U skladu s tim, s povećanjem kinetičke energije, ona se pretvara u toplinsku energiju.
Na drugom provodniku se uočava obrnuti proces koji zahtijeva dopunu energije, u skladu sa osnovnim zakonom fizike. To se događa zbog termičkih vibracija, koje uzrokuju hlađenje metala od kojeg je napravljen drugi provodnik.
Savremene tehnologije omogućavaju proizvodnju poluvodičkih elemenata-modula sa maksimalnim termoelektričnim efektom. Ima smisla ukratko govoriti o njihovom dizajnu.
Dizajn i princip rada
Moderni moduli su konstrukcija koja se sastoji od dvije izolacijske ploče (obično keramičke), između kojih se nalaze serijski povezani termoparovi. Pojednostavljeni dijagram takvog elementa može se naći na donjoj slici.
Oznake:
- A – kontakti za povezivanje na izvor napajanja;
- B – vruća površina elementa;
- C – hladna strana;
- D – bakarni provodnici;
- E – poluprovodnik na bazi p-spoja;
- F – poluprovodnik n-tipa.
Dizajn je napravljen na način da je svaka strana modula u kontaktu ili p-n ili n-p prelazi(u zavisnosti od polariteta). Kontakti p-n zagrejati, n-p – ohladiti (vidi sliku 3). Shodno tome, na stranama elementa dolazi do temperaturne razlike (DT). Posmatraču će ovaj efekat izgledati kao prijenos toplinske energije između strana modula. Važno je napomenuti da promjena polariteta napajanja dovodi do promjene toplih i hladnih površina.
Rice. 3. A – vruća strana termoelementa, B – hladna strana Specifikacije
Karakteristike termoelektričnih modula opisuju se sljedećim parametrima:
- kapacitet hlađenja (Q max), ova karakteristika se određuje na osnovu maksimalno dozvoljene struje i temperaturne razlike između strana modula, mjerene u vatima;
- maksimalna temperaturna razlika između strana elementa (DT max), parametar je dat za idealne uslove, jedinica mere je stepeni;
- dozvoljena struja potrebna za osiguranje maksimalne temperaturne razlike – I max;
- maksimalni napon U max potreban da struja I max dostigne vršnu razliku DT max ;
- unutrašnji otpor modula – Otpor, naznačen u Ohmima;
- koeficijent efikasnosti - COP (skraćenica od engleskog - koeficijent performansi), u suštini ovo je efikasnost uređaja, koji pokazuje omjer hlađenja i potrošnje energije. Za jeftine elemente ovaj parametar je u rasponu od 0,3-0,35, za skuplje modele približava se 0,5.
Označavanje
Pogledajmo kako se dešifriraju tipične oznake modula na primjeru sa slike 4.
Slika 4. Peltierov modul sa oznakom TEC1-12706 Označavanje je podijeljeno u tri smislene grupe:
- Oznaka elementa. Prva dva slova su uvijek nepromijenjena (TE), što znači da je riječ o termoelementu. Sljedeći označava veličinu, mogu biti slova "C" (standardno) i "S" (malo). Zadnja cifra označava koliko slojeva (kaskada) postoji u elementu.
- Broj termoparova u modulu prikazanom na fotografiji je 127.
- Nazivna struja je u Amperima, za nas je 6 A.
Oznake ostalih modela serije TEC1 čitaju se na isti način, na primjer: 12703, 12705, 12710, itd.
Aplikacija
Uprkos prilično niskoj efikasnosti, termoelektrični elementi su našli široku primenu u merenju, računarstvu, a takođe i kućanskih aparata. Moduli su važan radni element sljedećih uređaja:
- Pokretne rashladne jedinice;
- mali generatori za proizvodnju električne energije;
- Rashladni sustavi u osobnim računalima;
- Hladnjaci za hlađenje i grijanje vode;
- odvlaživači vazduha itd.
Navedimo detaljne primjere upotrebe termoelektričnih modula.
Frižider sa Peltierovim elementima
Termoelektrične rashladne jedinice znatno su inferiornije u performansama od kompresorskih i apsorpcionih analoga. Ali oni imaju značajne prednosti, što čini njihovu upotrebu preporučljivom pod određenim uvjetima. Ove prednosti uključuju:
- jednostavnost dizajna;
- otpornost na vibracije;
- odsustvo pokretnih elemenata (osim ventilatora koji duva radijator);
- nizak nivo buke;
- male dimenzije;
- sposobnost rada na bilo kojoj poziciji;
- dug radni vek;
- niska potrošnja energije.
Ove karakteristike su idealne za mobilne instalacije.
Peltierov element kao generator električne energije
Termoelektrični moduli mogu raditi kao generatori električne energije ako je jedna od njihovih strana podvrgnuta prisilnom grijanju. Što je veća temperaturna razlika između strana, to je veća struja koju generiše izvor. Nažalost, maksimalna temperatura za termalni generator ne može biti viša od tačke topljenja lema koji se koristi u modulu. Kršenje ovog uslova će dovesti do kvara elementa.
Za masovnu proizvodnju toplotnih generatora koriste se specijalni moduli sa vatrostalnim lemom koji se mogu zagrijati na temperaturu od 300°C. U običnim elementima, na primjer, TEC1 12715, granica je 150 stupnjeva.
Pošto je efikasnost ovakvih uređaja niska, oni se koriste samo u slučajevima kada nije moguće koristiti efikasniji izvor električna energija. Međutim, među turistima, geolozima i stanovnicima udaljenih područja traženi su termalni generatori od 5-10 W. Velike i moćne stacionarne instalacije na visokotemperaturno gorivo koriste se za napajanje distributivnih jedinica gasa, opreme meteoroloških stanica itd.
Za hlađenje procesora
Relativno nedavno, ovi moduli su počeli da se koriste u sistemima za hlađenje procesora personalni računari. S obzirom na nisku efikasnost termoelemenata, prednosti takvih struktura su prilično sumnjive. Na primjer, za hlađenje izvora topline od 100-170 W (odgovara većini moderni modeli CPU), morat ćete potrošiti 400-680 W, što zahtijeva instalaciju moćan blok ishrana.
Druga zamka je da će neopterećen procesor osloboditi manje toplotne energije, a modul može da ga ohladi ispod tačke rose. Kao rezultat toga, kondenzacija će se početi stvarati, što će zajamčeno oštetiti elektroniku.
Oni koji se odluče za samostalno kreiranje takvog sistema morat će izvršiti niz proračuna kako bi odabrali snagu modula za određeni model procesora.
Na osnovu gore navedenog, korištenje ovih modula kao sistema za hlađenje procesora nije isplativo, osim toga, oni mogu uzrokovati kvar kompjuterske opreme.
Sasvim je drugačija situacija kod hibridnih uređaja, gdje se termalni moduli koriste u kombinaciji s vodenim ili zračnim hlađenjem.
Hibridni rashladni sistemi su dokazali svoju efikasnost, ali visoka cijena ograničava krug njihovih obožavatelja.
Klima uređaj baziran na Peltier elementima
Teoretski, takav uređaj će biti strukturno mnogo jednostavniji od klasičnih sistema za kontrolu klime, ali sve se svodi na niske performanse. Jedna stvar je hlađenje male zapremine frižidera, druga stvar hlađenja prostorije ili unutrašnjosti automobila. Klima uređaji koji koriste termoelektrične module će trošiti više električne energije (3-4 puta) od opreme koja radi na rashladno sredstvo.
Što se tiče korištenja kao sistema za kontrolu klime u automobilu, snaga standardnog generatora neće biti dovoljna za rad takvog uređaja. Zamjena efikasnijom opremom će dovesti do značajne potrošnje goriva, što nije isplativo.
Na tematskim forumima povremeno se javljaju rasprave o ovoj temi i razmatraju se različiti domaći dizajni, ali punopravni radni prototip još nije stvoren (ne računajući klima uređaj za hrčka). Sasvim je moguće da će se situacija promijeniti kada moduli sa prihvatljivijom efikasnošću postanu široko dostupni.
Za rashladnu vodu
Termoelektrični element se često koristi kao rashladno sredstvo za hladnjake vode. Dizajn uključuje: modul za hlađenje, termostatski kontrolirani kontroler i grijač. Ova izvedba je mnogo jednostavnija i jeftinija od kola kompresora, osim toga, pouzdanija je i lakša za rukovanje. Ali postoje i određeni nedostaci:
- voda se ne hladi ispod 10-12°C;
- hlađenje traje duže od svog kompresorskog kolege, stoga takav hladnjak nije prikladan za kancelariju sa veliki iznos radnici;
- uređaj je osjetljiv na vanjsku temperaturu, u toploj prostoriji voda se neće ohladiti na minimalnu temperaturu;
- Ne preporučuje se instalacija u prašnjavim prostorijama, jer se ventilator može začepiti i rashladni modul pokvariti.
Stolni hladnjak vode sa Peltierovim elementom Sušač zraka na bazi Peltierovih elemenata
Za razliku od klima uređaja, implementacija odvlaživača zraka pomoću termoelektričnih elemenata sasvim je moguća. Dizajn je prilično jednostavan i jeftin. Modul za hlađenje snižava temperaturu radijatora ispod tačke rose, zbog čega se vlaga sadržana u vazduhu koji prolazi kroz uređaj taloži na njemu. Taložena voda se ispušta u poseban rezervoar.
Uprkos niskoj efikasnosti, u ovom slučaju je efikasnost uređaja sasvim zadovoljavajuća.
Kako se povezati?
Neće biti problema s povezivanjem modula; konstantan pritisak, njegova vrijednost je navedena u tablici podataka elementa. Crvena žica mora biti spojena na plus, a crna na minus. Pažnja! Obrnuti polaritet obrće pozicije ohlađenih i zagrijanih površina.
Kako provjeriti funkcionalnost Peltierovog elementa?
Najjednostavniji i pouzdan način– taktilno. Potrebno je spojiti modul na odgovarajući izvor napona i dodirnuti njegove različite strane. Za radni element, jedan od njih će biti topliji, drugi hladniji.
Ako nemate odgovarajući izvor pri ruci, trebat će vam multimetar i upaljač. Proces verifikacije je prilično jednostavan:
- spojite sonde na terminale modula;
- donesite upaljeni upaljač na jednu od strana;
- Posmatramo očitanja uređaja.
U radnom modulu, kada se jedna od strana zagrije, stvara se električna struja koja će biti prikazana na displeju uređaja.
Kako napraviti Peltierov element vlastitim rukama?
Gotovo je nemoguće napraviti domaći modul kod kuće, pogotovo jer nema smisla to raditi, s obzirom na njihovu relativno nisku cijenu (oko 4-10 dolara). Ali možete sastaviti uređaj koji će vam biti od koristi na planinarenju, na primjer, termoelektrični generator.
Za stabilizaciju napona potrebno je sastaviti jednostavan pretvarač na L6920 IC čipu.
Napon u rasponu od 0,8-5,5 V dovodi se na ulaz takvog pretvarača na izlazu će proizvesti stabilnih 5 V, što je sasvim dovoljno za punjenje; mobilnih uređaja. Ako se koristi konvencionalni Peltierov element, potrebno je ograničiti opseg radne temperature grijane strane na 150 °C. Da biste izbjegli gnjavažu sa praćenjem, bolje je koristiti lonac kipuće vode kao izvor topline. U tom slučaju se garantuje da se element neće zagrijati iznad 100 °C.
Pa, svi grafikoni su nacrtani, sve tabele su popunjene, sada možete sanjati. Općenito, ako maksimalno procijenite potrošnju energije na pješačenju, dobit ćete sljedeće:
GPS navigator - 0,3 W x 10 h = 3 W*h dnevno;
kamera (Canon DSLR) - 8 Wh baterija za 4 dana = 2 Wh dnevno;
video kamera (video snimač za snimanje zanimljivi trenuci putovanja, oko 1 sat videa dnevno) - 1,6 Wh dnevno;
mobilni telefon- oko 0,2 W*h dnevno;
led baterijska lampa za osvetljavanje parkinga uveče - 2 W*h dnevno.
Ukupno dobijemo: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh dnevno. Uzimajući u obzir gubitke pri punjenju baterija ovih uređaja i neočekivane troškove, ovu cifru možete lako zaokružiti na 10 Wh dnevno, što je otprilike jednako tri AA NiMH baterije (po 3,2 Wh). Pretpostavićemo da je to količina električne energije koja vam omogućava da udobno putujete prethodno planiranom rutom bez ograničavanja kreativnih poriva. Ova računica je manje-više tačna za solo izlazak ili grupu od dvije osobe. Ako ima više ljudi, onda se dodaje dodatni potrošač za svaku osobu, bilo da se radi o mobitelu ili drugom fotoaparatu. Mislim da za svakog "dodatnog" učesnika možete sa sigurnošću dodati 1 Wh, odnosno za grupu od 6 ljudi ugodan nivo potrošnje energije će biti 14 Wh ili oko 4,5 AA baterije. Pretpostavimo da planinarenje traje 10 dana, tada će vam za grupu od 2 osobe trebati 100 Wh energije, to je 31 NiMH baterija ukupne težine 31 x 31,5 = 976,5 g, odnosno skoro 1 kg baterija. Ako uzmete alkalne baterije, one najbolje daju 2,2 Wh i trebat će vam ih 45. Ne znam njihovu težinu, ali čak i ako su po 25 g, ukupno se zbroji više od kilograma. Za grupu od 6 osoba, ukupna količina električne energije je 140 Wh, što je skoro 44 baterije težine 1386 g ili 64 baterije teže čak i više. Ako sa sobom ponesete LiPo baterije, kakve koriste modelari, onda će za dvije osobe to biti baterija težine 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg ili 625 g Za grupu od 6 osoba, masa LiPo baterije bit će 875 g.
Hajde sada da shvatimo kako stvari idu sa termogeneratorom. Recimo da imamo modul (ili module) TEC1-12709, zagrejte ga ne više od 150 °C, ohladite ga u mlazu sa temperaturom od 15 °C, odnosno na hladnoj strani će biti 20 °C, temperaturna razlika je 150 - 20 = 130 °C. Za takvu vrijednost temperaturne razlike nemam indikator efikasnosti, morat ću računati. Uzimamo dvije maksimalne vrijednosti na grafikonu efikasnosti u odnosu na struju za TEC1-12709, na primjer 13,6 mW/°C za prosječnu temperaturnu razliku od 71 °C i 15,7 mW/°C za 87 °C i izračunamo za koji iznos efikasnost je povećana povećanjem temperaturne razlike za 87 - 71 = 16 °C. Ispostavilo se da je 2,1 mW/°C. I onda proporcionalno: ako je povećanje razlike od 16 °C dovelo do povećanja efikasnosti za 2,1 mW/°C, onda će povećanje razlike za 130 - 87 = 43 °C dovesti do povećanja efikasnosti za (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. To znači da će efikasnost pri temperaturnoj razlici od 130 °C biti jednaka 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Kao rezultat, dobijamo 21,3 x 130 = 2769 mW ili 2,8 W. Ova vrijednost je prilično blizu stvarnosti, sudeći po činjenici da su u nekim video eksperimentima dva modula proizvodila 4...6 W. Da bi pomoću jednog modula dobio 10 Wh energije, generator mora raditi 10 ÷ 2,8 = 3,57 sati, a 14 Wh - 5 sati. Odnosno, ako koristite termogenerator koji se sastoji od 2 Peltierova elementa, tada proizvodnja električne energije čak i za veliku grupu ne traje dugo.
Jedini veliki problem s proizvodnjom električne energije tokom kampiranja korištenjem ove metode je rasipanje topline na hladnoj strani. Najbolje i najoptimalnije je hlađenje vodom, jer voda ima veliki toplotni kapacitet. S tim u vezi, vodeni turisti imaju više sreće od biciklista: njihov način transporta je posebno povezan s vodom, a ako razmislite o dizajnu generatora (vrlo je čudno zašto još nije osmišljen i implementiran u industrijskoj mjeri) , tada mogu proizvoditi električnu energiju tokom vožnje. Generator je djelomično uronjen u vodu, a dijelom pluta na površini. Gorivo se ubacuje u peć kako se troši, a sve se hladi vodom izvana. Gorivo se prikuplja i priprema na odmorištu.
Ako se ne želite zamarati sakupljanjem drva za ogrjev i šišarki, onda možete razmisliti o dizajnu plinske peći. Ovdje vrijedi malo matematike. Dakle, imamo:
boca za tečni plin za plinske gorionike sa gorivom težine 450 g;
sastav: izobutan - 72%, propan - 22%, butan - 6%, po težini to je 324 g, 99 g i 27 g, respektivno;
kalorijske vrijednosti za ove plinove su 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg i 49,34 MJ/kg, respektivno.
Nakon množenja i sabiranja imamo 22,07 MJ u jednoj boci za tečni plin. Uzimamo efikasnost našeg generatora od 1%, tako da dobijemo 220 kJ kao električnu energiju, što je 61,3 Wh. Sa čime ga možete uporediti? Pa, na primjer, sa 19 NiMH AA baterija. Nije puno i prilično skupo, plin nije jeftin.
Budući da je korištenje plina skupo, možete smisliti nešto koristeći tečno gorivo, kao što je benzin. Malo sam pretražio internet u potrazi za jeftinim katalizatorom za katalitičke gorionike, ali nisam mogao pronaći ništa osim krom (VI) oksida dobivenog iz amonijum dihromata. Da, i nije sve tako glatko s njim, ali ako želite, uz određenu dozu eksperimentiranja i ovdje možete postići stabilne pozitivne rezultate. Katalitički jastučići za grijanje proizvedeni u Kini najvjerovatnije koriste tragove elemenata platinske grupe. Kad bi barem postojao katalizator kao u ovoj jastučiću za grijanje, ali veći za Peltierove elemente. Rezultat bi bio kompaktan i lagan generator. Kalorična vrijednost benzina je 44,5 MJ/kg, gustina 0,74 kg/l, iz jednog litra benzina imamo 33 MJ energije, pri 1% efikasnosti to je 330 kJ ili 91,6 Wh električne energije (28 AA baterija). Više budžetska opcija, ali ipak sakupljajte i pripremajte ono što ima u prirodi besplatno gorivo je prirodno isplativije i nema jednu vrlo neugodnu osobinu svojstvenu onim zalihama koje se kupuju u trgovini - ne ponestane u najnepovoljnijem trenutku.
Malo teorije.
Pojedinačni element termoelektrični modul (TEM) je termopar koji se sastoji od dva različita elementa sa p- i n-tipom provodljivosti. Elementi su međusobno povezani pomoću bakrene spojne ploče. Poluprovodnici na bazi bizmuta, telura, antimona i selena tradicionalno se koriste kao elementarni materijali.
Termoelektrični modul (Peltierov element) je skup termoparova električno povezanih, obično u seriji. U standardnom termoelektričnom modulu, termoparovi se postavljaju između dvije ravne aluminij oksidne ili nitridne keramičke ploče. Broj termoparova može varirati u velikoj mjeri - od nekoliko do stotina parova, što omogućava stvaranje TEM-a gotovo bilo koje rashladne snage - od desetina do stotina vati.
Kada jednosmjerna električna struja prolazi kroz termoelektrični modul, formira se temperaturna razlika između njegovih strana - jedna strana (hladna) se hladi, a druga (vruća) zagrijava. Ako se na vrućoj strani TEM-a obezbijedi efikasno odvođenje topline, na primjer, pomoću radijatora, onda na hladnoj strani možete postići temperaturu koja će biti desetine stupnjeva niža od temperature okoline. Stepen hlađenja će biti proporcionalan struji. Kada se promijeni polaritet struje, topla i hladna strana mijenjaju mjesta.
Vježbajte.
Pelte elementi se široko koriste u rashladnim sistemima. Ali malo ljudi zna za svoje drugo svojstvo - proizvodnju energije. Ovaj laboratorijski rad je posvećen proučavanju ovih sposobnosti.
Element 50*50 mm, ugrađen između dvije aluminijske šipke. Njihove površine su prethodno brušene i podmazane KPT pastom. Jedna od šipki ima izbušene rupe kroz koje je provučena bakarna cijev za hlađenje vodom. Evo šta se dogodilo:
Spojite vodu na hladnjak s jedne strane Peltierov element, a drugu stavite na gorionik. Na izlaz elementa povezujemo sijalicu od 10W od 6 volti. Rezultat je da naš generator radi!
Iskustvo dokazuje da Peltierov element dobro proizvodi električnu energiju. Svjetlo gori prilično jako, napon je oko 4,5 volti.
Zagrijavanje do 160 stepeni nije bilo optimalno na 120 stepeni rezultat je bio samo 10% lošiji.
Temperatura rashladne tečnosti na izlazu je deset stepeni, na ulazu je jedan stepen manje. Sudeći po ovim rezultatima, voda nije toliko potrebna za hlađenje...
Uz pomoć Peltierovi elementi Struju možete proizvesti na ekspediciji, na kampovanju, u lovačkoj zimnici, jednom riječju, na bilo kojem mjestu gdje vam zatreba. Naravno, ako ima drva za ogrjev ili jarko sunce, i definitivno domišljatost.
Korištenje termoelektričnog modula.
Takav termoelektrični generator dobro pamte oni koji se sjećaju sovjetskih državnih i kolektivnih farmi. Kažu da Nemci tokom rata nisu mogli da shvate kako su partizani mogli dugo da prenose radio iz opkoljene šume.
Da, kako kažu – da su naši naučnici plaćeni, izmislili bi iPhone još `85! :-)
Termoelektrični frižider
Termoelektrični frižider (opcija 2)
Termoelektrični frižider (opcija 3)
Auto hladnjak za konzervirana pića
Hladnjak za pitku vodu
Termoelektrični klima uređaj za kabinu KAMAZ
U takvu „kutlaču“ sipa se voda, zapali se i, molim vas, napunite mobilni telefon. Čitava tajna je na dnu, Peltier je tu "zakopan".
Pogledajmo pobliže ovaj dizajn.
Trenutno raste interesovanje za upotrebu termoelektričnih generatorskih modula u kućnim uređajima. Prije svega, to se tiče mogućnosti napajanja potrošača električne energije male snage - radija, mobilnih i satelitskih telefona, laptop računari, uređaji za automatizaciju itd. iz postojećih izvora toplote. Termoelektrični generator, koji nema rotirajuće, trljajuće ili bilo koje druge habajuće dijelove, omogućava vam da direktno dobijete električnu energiju iz bilo kojeg izvora topline: izduvnih plinova motora s unutarnjim sagorijevanjem, tople vode iz geotermalnih izvora, „otpadne“ topline iz termoelektrana itd. . Vođen iskustvom stečenim u stvaranju industrijskih termoelektričnih generatora (TEG) različitih snaga - od nekoliko vati do nekoliko kilovata, IPF CRYOTHERM je započeo masovnu proizvodnju kućnih TEG-ova nominalne snage 8 W. Konstruktivno, generator je izrađen u obliku aluminijske kante unutrašnjeg volumena od oko 1 litar, na čijem dnu su ugrađeni generatorski moduli proizvođača IPF Kryotherm.
Temperaturna razlika potrebna za rad generatora postiže se kada se lonac zagrije, na primjer, plamenom vatre. Voda zagrijana unutar kutlače može se koristiti za kuhanje ili druge svrhe. Ovaj generator je prvenstveno namijenjen za upotrebu na udaljenim, teško dostupnim mjestima za punjenje baterija za individualnu komunikacionu i navigacijsku opremu, rasvjetu itd. Neophodan je za lovce, turiste, nautičare, službenike spasilačkih i specijalnih službi, prisilne dugo vremena nalazi se daleko od centralnih izvora napajanja.
Prednost generatora je mala težina i zapremina, visoka specifična proizvedena snaga, funkcionalnost i visoka pouzdanost. Dizajn generatora eliminira mogućnost pregrijavanja kada se pravilno koristi. Kao dodatna opcija za generator nudi se stepenasti stabilizator napona sa rasponima od 3 V - 6 V - 9 V - 12 V i adapteri za punjače.
KUĆNI TERMOELEKTRIČNI GENERATOR 1TG-8
Tehnički list
Težina bez tečnosti, kg, ne više od 0,55
Ukupne dimenzije, mm
bez ručke 250x130x110? 123, h=100
U ovom završnom članku ću vam reći da ovi moduli ne samo da su sposobni da obezbede temperaturnu razliku na svojim stranama uz pristojnu količinu električne energije, već su sposobni i da generišu električnu energiju ako se jedna strana elementa prisilno hladi i ostali grijani.
Bez opterećenja, temperaturna razlika ~100°C
U ovim testovima dobrovoljno se javio mali modul TB109-0,6-0,8, površine samo 3,12 cm2 Dozvolite mi da vas podsjetim na njegovu ulogu.., izgled i karakteristike:
Za testiranje Peltiera u načinu rada električnog generatora sastavljen je mali stalak koji sadrži sljedeće uređaje: grijač, voltmetar, ampermetar i opterećenje, radijator i komad leda u vodootpornoj vrećici, i naravno sam eksperimentalni TB109-0.6-0.8. Grejač je bio otpornik od 20W 5,6 Ohma, koji je zagrejan na oko 80-90 stepeni. Da bi se poboljšao termički kontakt Peltierovog elementa sa grijačem, korištena je Namaconda toplotno provodljiva brtva, izvučena iz neke istrošene kompjuterska jedinica ishrana.
Počnimo sa testiranjem.
Prvi test je izveden sa opterećenjem od 1 Ohma spojenim na Peltierove pinove, a radijator sobne temperature je korišten kao hladnjak.
Uspeli smo da dobijemo 0,117V iz modula pri struji od 119,5mA ili 14mW, sa temperaturnom razlikom od oko 60 stepeni.
Opterećenje 1 Ohm, temperaturna razlika ~100°C
Sa temperaturnom razlikom od 100 stepeni, modul je dao bolje rezultate, i to: 0,21V 0,22A ili 46mW.
Sljedeći test je izveden sa opterećenjem od 20 oma.
Opterećenje 20 Ohm, temperaturna razlika ~100°C
Modul je proizvodio 1.31V pri struji od 66mA ili 86mW.
U praznom hodu, prva fotografija, modul je proizvodio 2.19V.
Zaključak - Peltierovi moduli se mogu uspješno koristiti za proizvodnju električne energije. Ako modul sadrži 109 termoparova, površine 3,12 sq.cm. sa temperaturnom razlikom od 100 stepeni, mogao je proizvesti 86 mW na jedan i po volt i više od 2 V u praznom hodu, tada je modul sa mnogo većom površinom i temperaturnom razlikom dovoljan za napajanje malog LED iluminatora ili radija , ili za punjenje baterija. Ali, nažalost, njihova je upotreba uvelike ograničena cijenom.
Primjeri primjene: razni TAG-ovi, od prijenosnih turističkih, koji se mogu pričvrstiti na lonac pored vatre i slušati radio, do RTG-ova koji se koriste za napajanje udaljenih, teško dostupnih autonomnih objekata (npr. svjetionici ) ili na svemirskim satelitima.
Zahvalnost na ustupljenim modulima kompaniji Radioelektronika.
Nastavljamo temu o domaćim uređajima.
Ovaj put ćemo govoriti o generatoru temperature baziranom na Peltierovim elementima.
Peltierovi elementi su male (obično 4x4 cm) sprave koje se sastoje od keramičkih ploča i bimetala između njih, kroz koje se stvara električna struja kada se jedna strana zagrijava, a druga hladi. Ili obrnuto, primjenom struje zagrijavamo jednu stranu, a hladimo drugu. Ovo svojstvo Peltierovih elemenata koristi se u proizvodnji prenosivih frižidera, ali me prvenstveno zanima generativna sposobnost ovih uređaja.
Zaista, vrlo zgodno. Zagrevate jednu stranu elementa, hladite drugu - i dobijate dovoljno struje i napona za punjenje, na primer, mobilnog telefona ili drugih elektronskih uređaja. Uglavnom imam problema sa strujom, to se ne dešava često, tako da mi je tako nešto vitalno potrebno. Ne, naravno, solarni paneli mogu djelimično riješiti problem nedostatka električne energije. Ovo, u ovoj fazi, generalno smatram jednim od najbolji izvori alternativne energije. Zato jesam solarna baterija(o čemu ću vam kasnije), mali, ali dovoljno moćan za mene. Proizvodi negdje između 1 i 1,5 ampera pri naponu od 5 do 15 volti.
Ali sunce nije uvijek tu, pa se pokazalo da je termogenerator potrebniji. Da, i van civilizacije je to neophodno, a mislim da su i survivalisti zainteresovani za takve stvari.
Za stvaranje termogeneratora nisu prikladni svi Peltierovi elementi, već samo oni koji održavaju temperaturu od 300-400 stupnjeva. Naravno, moguće je napraviti generator od običnih elemenata, onih koji se koriste u frižiderima, ali samo kao eksperiment. Jer čim se pregrijete, element će otkazati. Visokotemperaturne elemente možete kupiti od Amerikanaca ili Kineza. (Mala digresija o Kinezima: čitajući moj blog, možda ćete steći pogrešnu ideju da imam loš odnos prema Kini ili Kinezima. Naprotiv, divim se Kini, što me ne sprečava da verujem da je ovo naš najveći Opet, i Nemci su nam bili neprijatelji, a ko god nije bio na kraju, kao što je bio slučaj i sa drugim narodima, posle svih ratova, Rusi i Kinezi će zauvek postati braća.)
Elemente možete kupiti od svojih sunarodnika, ali po fenomenalnoj cijeni, a to nije naš način.
Dakle, moj termogenerator se grije na uljni gorionik (koristeći obično, najjeftinije suncokretovo ulje).
Koja je smještena u takvo sklopivo kućište koje se sastoji od limene limenke, regulatora visine plamenika i samog Peltierovog elementa.
Sam plamenik se također sastoji od konzerve i fitilja za drveni ugalj.
Takav fitilj možete napraviti pomoću ove video upute.
Lično, pravim takve fitilje od uglja iz vatre, napredni stanovnici velikih gradova mogu jednostavno kupiti drveni ugalj u trgovini. Takav plamenik je dobar sam po sebi, može se koristiti kao izvor rasvjete, umjesto svijeća. Nije potrebno mnogo ulja za rad, ne dimi se mnogo i može da gori danima.
Ovo je Peltierov element, sa radijatorom za hlađenje postavljenim na vrhu računarski procesor, sa ventilatorom.
Ovo je regulator nivoa vatre gorionika. Napravio sam ga od mrtvog CD-ROM-a. Može se napraviti od bilo čega, sve dok vaša mašta radi.
Imam Peltierov element (u ovoj verziji dva ili tri elementa, jedan na drugom, svi podmazani termalnom pastom) u sendviču između radijatora za hlađenje i radijatora za grijanje.
Prostor oko elementa sam ispunio gumom (od peta nepotrebnih cipela) i sve to zalijepio automobilskim toplinskim zaptivačem.
Ventilator za hlađenje je napravljen od 3-voltnog motora sa istog neispravnog CD-ROM-a i lopatica standardnog ventilatora iz kompjuterskog hladnjaka. Motor i ventilator spojeni su kineskim super-ljepkom i držačem diska sa istog CD-ROM-a. Rezultat je ventilator za hlađenje koji počinje raditi na jedan i po volt i troši vrlo malo struje.
Za radijator za grijanje uzeo sam radijator sa starog procesorskog hladnjaka.
Napon, oko 6-8 volti, ide u pretvarač, gdje se smanjuje na pet volti potrebnih za uređaje.
Već sam pisao o ovom pretvaraču.
Evo samog generatora sastavljenog. Čim (u roku od minut ili dvije) generirani napon dostigne jedan i pol volta, ventilator za hlađenje počinje da se okreće, a hladna strana elementa počinje da se hladi. Termogenerator ulazi u radni režim za nekoliko minuta. Možete se hraniti iz njega LED vijenci i punjenje elektronskih uređaja. Moj generator proizvodi oko 400 miliampera struje na 5 volti. Jačina struje ovisi o korištenom elementu. Ako je moguće, staviću bolje elemente.
Također ovaj uređaj, ako uklonite dio generatora, možete ga koristiti kao običan plamenik za kipuću vodu. Ja obično napunim teglu do pola i proključa za 10-15 minuta.
