냉동 장비는 우리 삶에 너무도 확고하게 자리잡았기 때문에 냉장고 없이는 어떻게 가능했는지 상상조차 하기 어렵습니다. 그러나 고전적인 냉매 디자인은 여행용 쿨러 백과 같은 모바일 사용에는 적합하지 않습니다.
이를 위해 작동 원리가 펠티에 효과를 기반으로 하는 설비가 사용됩니다. 이 현상에 대해 간단히 이야기해 보겠습니다.
그것은 무엇입니까?
이 용어는 1834년 프랑스 박물학자 Jean-Charles Peltier가 발견한 열전 현상을 의미합니다. 효과의 본질은 전류가 통과하는 이종 도체가 접촉하는 영역에서 열을 방출하거나 흡수하는 데 있습니다.
고전 이론에 따르면 현상에 대한 다음과 같은 설명이 있습니다. 전류는 금속 사이에서 전자를 운반하며, 이는 서로 다른 재료로 만들어진 도체의 접촉 전위차에 따라 이동을 가속하거나 감속할 수 있습니다. 따라서 운동 에너지가 증가하면 열로 변환됩니다.
두 번째 도체에서는 기본 물리학 법칙에 따라 에너지 보충이 필요한 반대 과정이 관찰됩니다. 이것은 두 번째 도체가 만들어지는 금속의 냉각을 유발하는 열 변동 때문입니다.
현대 기술을 통해 열전 효과가 최대인 반도체 소자 모듈을 제조할 수 있습니다. 그들의 디자인에 대해 간단히 이야기하는 것이 좋습니다.
장치 및 작동 원리
최신 모듈은 두 개의 절연판(보통 세라믹)으로 구성된 구조를 나타내며 그 사이에 직렬로 연결된 열전대가 있습니다. 이러한 요소의 단순화된 다이어그램은 아래 그림에서 찾을 수 있습니다.
전설:
- A - 전원에 연결하기 위한 접점;
- B - 요소의 뜨거운 표면;
- C - 차가운면;
- D - 구리 도체;
- E - p 접합 반도체;
- F는 n형 반도체이다.
모듈의 각 측면이 p-n 또는 n-p 접합(극성에 따라 다름)과 접촉하도록 설계되었습니다. 접점 p-n은 가열되고 n-p는 냉각됩니다(그림 3 참조). 따라서 소자 측면에 온도차(DT)가 발생합니다. 관찰자에게 이 효과는 모듈 측면 사이의 열 에너지 전달처럼 보일 것입니다. 전원 공급 장치의 극성이 변경되면 뜨거운 표면과 차가운 표면이 변경됩니다.
쌀. 3. A - 열전소자의 뜨거운 쪽, B - 차가운 쪽 명세서
열전 모듈의 특성은 다음 매개변수로 설명됩니다.
- 냉각 용량(Q max), 이 특성은 최대 허용 전류와 와트로 측정된 모듈 측면 간의 온도 차이를 기반으로 결정됩니다.
- 요소 측면 사이의 최대 온도 차이(DT max), 매개변수는 이상적인 조건에 대해 제공되며 측정 단위는 도입니다.
- 최대 온도 차이를 보장하는 데 필요한 허용 전류 강도 - I max;
- 피크 차이 DT max에 도달하기 위해 전류 I max에 필요한 최대 전압 U max;
- 모듈의 내부 저항 - 저항, 옴으로 표시됨;
- 효율 계수 - COP(영어의 약어 - 성능 계수)는 사실 장치의 효율이며 전력 소비에 대한 냉각 비율을 나타냅니다. 저렴한 요소의 경우 이 매개변수는 0.3-0.35 범위에 있으며 더 비싼 모델의 경우 0.5에 접근합니다.
마킹
그림 4의 예를 사용하여 모듈의 일반적인 레이블을 해독하는 방법을 살펴보겠습니다.
그림 4. TEC1-12706으로 표시된 펠티에 모듈 표시는 세 가지 중요한 그룹으로 나뉩니다.
- 요소 지정. 처음 두 글자는 항상 변경되지 않습니다(TE). 그들은 이것이 열전소자라고 말합니다. 다음은 크기를 나타내며 "C"(표준) 및 "S"(작은) 문자가 있을 수 있습니다. 마지막 숫자는 요소에 있는 레이어(캐스케이드) 수를 나타냅니다.
- 사진에 표시된 모듈의 열전대 수는 127입니다.
- 암페어 단위의 정격 전류 값은 - 6A입니다.
TEC1 시리즈의 다른 모델 표시는 같은 방식으로 읽습니다(예: 12703, 12705, 12710 등).
애플리케이션
열전소자는 효율이 다소 낮음에도 불구하고 측정, 컴퓨팅 및 가전 제품에 널리 사용됩니다. 모듈은 다음 장치의 중요한 작업 요소입니다.
- 이동식 냉동 장치;
- 전기를 생산하는 소형 발전기;
- 개인용 컴퓨터의 냉각 시스템;
- 물을 냉각 및 가열하기 위한 냉각기;
- 제습기 등
열전 모듈의 사용에 대한 자세한 예를 들어 보겠습니다.
펠티에 요소의 냉장고
열전 냉동 장치는 압축기 및 흡수 장치에 비해 성능이 현저히 떨어집니다. 그러나 상당한 이점이 있으므로 특정 조건에서 사용하는 것이 좋습니다. 이러한 이점은 다음과 같습니다.
- 디자인의 단순성;
- 내진동성;
- 움직이는 요소의 부재(라디에이터 위로 부는 팬 제외);
- 낮은 소음 수준;
- 작은 치수;
- 어떤 위치에서든 일할 수있는 능력;
- 긴 서비스 수명;
- 낮은 에너지 소비.
이러한 특성은 모바일 설치에 이상적입니다.
발전기로서의 펠티에 소자
열전 모듈은 측면 중 하나가 강제로 가열되면 발전기로 작동할 수 있습니다. 측면 사이의 온도 차이가 클수록 소스에서 생성되는 전류가 높아집니다. 불행히도 열 발생기의 최대 온도는 제한되어 있으며 모듈에 사용되는 땜납의 융점보다 높을 수 없습니다. 이 조건을 위반하면 요소가 실패합니다.
열 발생기의 연속 생산을 위해 내화 땜납이있는 특수 모듈이 사용되며 300 ° C의 온도로 가열 될 수 있습니다. 일반 요소(예: TEC1 12715)에서 한계는 150도입니다.
이러한 장치는 효율이 낮기 때문에 보다 효율적인 전기 에너지원을 사용할 수 없는 경우에만 사용됩니다. 그럼에도 불구하고 5-10W 열 발생기는 관광객, 지질 학자 및 외딴 지역 거주자에게 수요가 있습니다. 고온 연료로 구동되는 크고 강력한 고정 설비는 가스 분배 장치의 장치, 기상 관측소의 장비 등에 전원을 공급하는 데 사용됩니다.
프로세서 냉각
비교적 최근에는 이러한 모듈이 개인용 컴퓨터의 CPU 냉각 시스템에 사용되기 시작했습니다. 열전소자의 낮은 효율을 감안할 때 이러한 설계의 이점은 다소 의심스럽습니다. 예를 들어 100-170W 열원(대부분의 최신 CPU 모델에 해당)을 냉각하려면 강력한 전원 공급 장치를 설치해야 하는 400-680W를 소비해야 합니다.
두 번째 함정은 언로드된 프로세서가 더 적은 열 에너지를 방출하고 모듈이 이슬점보다 적게 냉각할 수 있다는 것입니다. 결과적으로 응결이 형성되기 시작하여 전자 장치가 손상될 수 있습니다.
그러한 시스템을 스스로 만들기로 결정한 사람들은 특정 프로세서 모델에 대한 모듈의 성능을 선택하기 위해 일련의 계산을 수행해야 합니다.
위의 내용을 기반으로 이러한 모듈을 CPU 냉각 시스템으로 사용하는 것은 비용 효율적이지 않으며 컴퓨터 장비의 고장을 유발할 수 있습니다.
열 모듈이 수냉식 또는 공랭식과 함께 사용되는 하이브리드 장치에서는 상황이 완전히 다릅니다.
하이브리드 냉각 시스템은 효과적인 것으로 입증되었지만 높은 비용으로 인해 팬 기반이 제한됩니다.
Peltier 요소의 에어컨
이론적으로 이러한 장치는 고전적인 기후 제어 시스템보다 구조적으로 훨씬 간단하지만 모든 것이 낮은 성능에 달려 있습니다. 적은 양의 냉장실을 식히는 것과 방이나 자동차 내부를 식히는 것이 다릅니다. 열전 모듈을 기반으로 하는 에어컨은 냉매로 작동하는 장비보다 더 많은 전기(3~4배)를 소비합니다.
자동차 공조 시스템으로 사용하는 경우 표준 발전기의 전력은 이러한 장치의 작동에 충분하지 않습니다. 더 효율적인 장비로 교체하면 상당한 연료 소비가 발생하여 비용 효율적이지 않습니다.
이 주제에 대한 토론은 주제 포럼에서 주기적으로 발생하고 다양한 홈메이드 디자인이 고려되지만 본격적인 작동 프로토타입은 아직 만들어지지 않았습니다(햄스터용 에어컨 제외). 더 수용 가능한 효율성을 가진 모듈이 널리 사용 가능해지면 상황이 바뀔 가능성이 큽니다.
냉각수용
열전소자는 종종 수냉식 냉각기의 냉각기로 사용됩니다. 구조에는 냉각 모듈, 온도 조절 장치로 제어되는 컨트롤러 및 히터가 포함됩니다. 이러한 구현은 압축기 회로보다 훨씬 간단하고 저렴하며, 더 안정적이고 작동하기 쉽습니다. 그러나 특정 단점도 있습니다.
- 물은 10-12 ° C 이하로 냉각되지 않습니다.
- 냉각은 압축기 아날로그보다 시간이 오래 걸리므로 이러한 냉각기는 작업자가 많은 사무실에는 적합하지 않습니다.
- 장치는 외부 온도에 민감하며 따뜻한 방에서는 물이 최저 온도로 냉각되지 않습니다.
- 팬이 막혀 냉각 모듈이 고장날 수 있으므로 먼지가 많은 방에 설치하지 않는 것이 좋습니다.
펠티에 소자를 사용한 탁상형 정수기 Peltier 요소를 기반으로 한 공기 건조기
에어컨과 달리 열전소자를 기반으로 한 제습기의 구현은 충분히 가능하다. 디자인이 상당히 심플하고 저렴합니다. 냉각 모듈은 라디에이터의 온도를 이슬점 이하로 낮추어 장치를 통과하는 공기에 포함된 수분이 장치에 정착합니다. 침전된 물은 특수 어큐뮬레이터로 배출됩니다.
낮은 효율에도 불구하고 이 경우 장치의 효율은 상당히 만족스럽습니다.
연결하는 방법?
모듈을 연결하는 데 문제가 없으며 출력 와이어에 일정한 전압을 적용해야 하며 그 값은 요소 데이터 시트에 표시됩니다. 빨간색 선은 플러스에 연결하고 검은색 선은 마이너스에 연결해야 합니다. 주목! 극성의 반전은 냉각되고 가열된 표면을 반전시킵니다.
펠티에 소자의 성능을 확인하는 방법은 무엇입니까?
가장 쉽고 신뢰할 수 있는 방법은 촉각입니다. 모듈을 적절한 전압 소스에 연결하고 모듈의 다른 면을 만져야 합니다. 실행 가능한 요소에서 그 중 하나는 더 따뜻하고 다른 하나는 더 차갑습니다.
적절한 소스가 없으면 멀티 미터와 라이터가 필요합니다. 확인 절차는 매우 간단합니다.
- 프로브를 모듈 터미널에 연결하십시오.
- 우리는 측면 중 하나에 조명 라이터를 가져옵니다.
- 우리는 장치의 판독 값을 관찰합니다.
작업 모듈에서 측면 중 하나가 가열되면 전류가 생성되어 장치 디스플레이에 표시됩니다.
자신의 손으로 펠티에 요소를 만드는 방법은 무엇입니까?
집에서 수제 모듈을 만드는 것은 거의 불가능합니다. 특히 상대적으로 저렴한 비용(약 $ 4- $ 10)을 감안할 때 의미가 없기 때문입니다. 그러나 열전 발전기와 같이 하이킹에 유용한 장치를 조립할 수 있습니다.
전압을 안정화하려면 L6920 IC 칩에 간단한 변환기를 조립해야 합니다.
0.8-5.5V 범위의 전압이 이러한 변환기의 입력에 공급되고 출력에서 안정적인 5V가 출력되며 이는 대부분의 모바일 장치를 재충전하기에 충분합니다. 기존의 펠티에 소자를 사용할 경우 가열면의 작동 온도 범위를 150°C로 제한할 필요가 있습니다. 추적을 방해하지 않으려면 끓는 물 냄비를 열원으로 사용하는 것이 좋습니다. 이 경우 요소는 100 ° C 이상으로 가열되지 않도록 보장됩니다.
모든 차트가 그려지고 모든 테이블이 채워집니다. 이제 꿈을 꿀 수 있습니다. 일반적으로 최대 인상 시 에너지 소비량을 추정하면 다음을 얻을 수 있습니다.
GPS 내비게이터 - 0.3 W x 10 h = 3 W * h/일;
카메라(Canon DSLR) - 배터리 4일 동안 8W * h = 하루 2W * h;
비디오 카메라(여행의 흥미로운 순간을 포착하기 위한 비디오 레코더, 하루에 약 1시간 분량의 비디오) - 하루 1.6 W * h;
휴대 전화 - 하루에 약 0.2 W * h;
저녁에 주차장을 밝히기 위한 LED 손전등 - 하루 2W * h.
우리가 얻는 총량: 3 + 2 + 1.6 + 0.2 + 2 = 8.8 W * h/일. 이러한 장치의 배터리를 충전할 때의 손실과 예상치 못한 비용을 고려하면 이 수치를 하루에 10W * h로 쉽게 반올림할 수 있습니다. 이는 AA NiMH 배터리 3개(각각 3.2W * h)에 해당합니다. 창의적 충동을 제한하지 않고 이전에 계획된 경로를 따라 편안하게 이동할 수 있는 것은 이 양의 전기라고 가정합니다. 이 계산은 단일 출격 또는 둘의 그룹에 대해 다소 사실입니다. 사람이 더 많으면 휴대폰이든 다른 카메라이든 모든 사람을 위해 추가 소비자가 추가됩니다. 각 "추가"참가자에 대해 1W * h를 안전하게 추가할 수 있다고 생각합니다. 즉, 6인 그룹의 경우 편안한 수준의 에너지 소비는 14W * h 또는 약 4.5AA 배터리입니다. 하이킹이 10일 지속된다고 가정하면 2명의 그룹이 100W * h의 에너지가 필요합니다. 이것은 총 질량이 31 x 31.5 = 976.5g인 31개의 NiMH 배터리입니다.즉, 거의 1kg의 배터리입니다. 알카라인 배터리를 사용하는 경우 2.2W * h를 제공하는 것이 가장 좋으며 그 중 45개가 필요합니다. 몸무게는 모르겠는데 각각 25g이라고 해도 총 1kg이 넘는다. 6인 그룹의 경우 총 전기량은 140W * h로 무게가 1386g인 배터리 44개 또는 훨씬 더 무거운 배터리 64개에 해당합니다. 모델러가 사용하는 LiPo 배터리를 가져 가면 2 인의 경우 100W * h ÷ 160W * h / kg = 0.625kg 또는 625g의 배터리가됩니다.6 그룹의 경우 사람들, LiPo 배터리의 질량은 875g이 될 것입니다 ...
이제 열 발생기가 어떻게 작동하는지 추정해 보겠습니다. TEC1-12709 모듈 (또는 모듈)이 있다고 가정하고 150 ° C 이하로 가열하고 15 ° C의 온도로 스트림에서 냉각합니다. 즉, 차가운 쪽에서는 20 ° C가됩니다. 온도 차이는 150 - 20 = 130 ° C입니다. 이러한 온도 차이 값의 경우 효율성 표시기가 없으므로 계산해야합니다. 우리는 TEC1-12709에 대한 효율 대 전류 그래프에서 두 개의 최대값을 취합니다(예: 71° С의 평균 온도차에 대해 13.6 mW / ° С 및 87 ° С에 대해 15.7 mW / ° С). 그리고 다음과 같이 계산합니다. 값 87 - 71 = 16 ° C만큼 온도 차이가 증가하면 효율이 증가합니다. 2.1 mW / ° С로 밝혀졌습니다. 그리고 비례하여 추가로 : 16 ° С의 차이가 증가하여 효율성이 2.1 mW / ° С 증가하면 차이가 130 - 87 = 43 ° С 증가하면 효율성이 증가합니다. (43 x 2.1) ÷ 16 = 5.6mW/°C 이것은 130 ° С의 온도차가있는 효율이 15.7 + 5.6 = 21.3 mW / ° С와 동일하다는 것을 의미합니다. 결과적으로 21.3 x 130 = 2769mW 또는 2.8W를 얻습니다. 이 값은 일부 비디오 실험에서 두 개의 모듈이 4 ... 6 와트를 생성했다는 사실로 판단할 때 현실에 매우 가깝습니다. 하나의 모듈을 사용하여 10W * h의 에너지를 얻으려면 발전기가 10 ÷ 2.8 = 3.57시간, 14W * h - 5시간 동안 작동해야 합니다. 즉, 2개의 펠티에 소자로 구성된 열발생기를 사용하면 대규모 집단이라도 발전 시간이 그리 오래 걸리지 않는다.
이 방법으로 하이킹을 할 때 전기를 생산할 때 발생하는 유일한 주요 문제는 추운 쪽의 열 발산입니다. 물은 열용량이 크기 때문에 가장 좋고 최적의 방법은 수냉식입니다. 이와 관련하여 수상 관광객은 자전거 타는 사람보다 더 운이 좋습니다. 이동 방식은 물과 정확하게 연결되어 있으며 발전기의 설계를 생각하면 (산업 분야에서 아직 고려되지 않고 구현되지 않은 이유는 매우 이상합니다. 볼륨), 운전하는 동안 전기를 생성할 수 있습니다. 발전기는 부분적으로 물에 잠겨 있고 부분적으로는 표면에 떠 있습니다. 연료는 연소될 때 용광로에 적재되며 외부에서는 모든 것이 물로 냉각됩니다. 연료는 수집되어 정지 상태에서 준비됩니다.
장작과 솔방울을 모으는 것을 귀찮게 하고 싶지 않다면 가스 오븐의 디자인을 생각해 볼 수 있습니다. 여기에서 조금 계산할 가치가 있습니다. 따라서 다음이 있습니다.
연료 무게가 450g인 가스 버너용 액화 가스 실린더;
조성: 이소부탄 - 72%, 프로판 - 22%, 부탄 - 6%, 중량 기준으로 각각 324g, 99g 및 27g입니다.
이 가스의 연소열은 각각 49.22MJ/kg, 48.34MJ/kg 및 49.34MJ/kg입니다.
곱하고 더하면 액화 가스 한 병에 22.07MJ가 있습니다. 우리는 발전기의 효율을 1%로 간주하므로 전기로 220kJ를 얻습니다. 이는 61.3W * h입니다. 무엇과 비교할 수 있습니까? 예를 들어 NiMH AA 배터리 19개가 있습니다. 많지도 않고 꽤 비싸지도 않고, 가스가 싸지도 않습니다.
가스는 비싸기 때문에 가솔린과 같은 액체 연료를 사용하는 것을 생각할 수 있습니다. 저렴한 촉매 버너용 촉매를 인터넷에서 조금 뒤졌지만 중크롬산암모늄에서 얻은 산화크롬(VI) 외에는 아무것도 찾지 못했습니다. 예, 모든 것이 그와 함께 순조로운 것은 아니지만 원하는 경우 특정 횟수의 실험을 통해 여기에서 안정적인 긍정적 인 결과를 얻을 수 있습니다. 중국산 촉매 발열 패드에는 백금족 원소가 미량 사용되었을 가능성이 큽니다. 이것은 이 가열 패드와 같은 촉매이지만 Peltier 요소의 경우 더 큽니다. 결과는 작고 가벼운 발전기가 될 것입니다. 가솔린의 연소열은 44.5MJ/kg, 밀도는 0.74kg/l, 1리터의 가솔린에서 33MJ의 에너지를 가지며 1% 효율에서 이것은 330kJ 또는 91.6W * h의 전기(28 AA 배터리). 더 경제적인 옵션이지만 여전히 자연에서 사용할 수 있는 것을 수집하고 수확합니다. 무료연료는 자연적으로 더 수익성이 높으며 상점에서 구입하는 주식에 내재된 매우 불쾌한 기능이 없습니다. 가장 부적절한 순간에 소진되지 않습니다.
약간의 이론.
단일 요소 열전 모듈(TEM) p- 및 n-형 전도도를 가진 두 개의 서로 다른 요소로 구성된 열전쌍입니다. 요소는 구리 연결 플레이트를 사용하여 서로 연결됩니다. 비스무트, 텔루륨, 안티몬 및 셀레늄을 기반으로 하는 반도체는 전통적으로 요소의 재료로 사용됩니다.
열전 모듈(펠티에 소자)일반적으로 직렬로 전기적으로 연결된 열전대의 집합입니다. 표준 열전 모듈에서 열전대는 산화알루미늄 또는 질화물을 기반으로 하는 두 개의 평평한 세라믹 판 사이에 배치됩니다. 열전쌍의 수는 단위에서 수백 쌍에 이르기까지 광범위한 범위에서 다양할 수 있으므로 10분의 1에서 수백 와트까지 거의 모든 냉각 용량의 TEM을 생성할 수 있습니다.
직류 전류가 열전 모듈을 통과하면 측면 사이에 온도차가 형성됩니다. 한쪽 (차가운)은 냉각되고 다른 쪽 (뜨거운)은 가열됩니다. 예를 들어 라디에이터를 사용하여 TEM의 뜨거운 쪽에서 효율적인 열 제거가 제공되면 차가운 쪽에서 주변 온도보다 수십도 낮은 온도를 얻을 수 있습니다. 냉각 정도는 전류량에 비례합니다. 전류의 극성이 바뀌면 뜨거운 쪽과 차가운 쪽이 바뀝니다.
관행.
펠트 요소는 냉각 시스템에 널리 사용됩니다. 그러나 많은 사람들이 에너지 생성이라는 다른 속성에 대해 알지 못합니다. 이 실험실 작업은 이러한 기능에 대한 연구에 전념합니다.
50 * 50mm 요소, 두 개의 알루미늄 막대 사이에 설치됨. 이전에는 표면이 KPT 페이스트로 래핑되고 윤활되었습니다. 수냉을 위해 구리 튜브가 통과하는 막대 중 하나에 관통 구멍이 뚫렸습니다. 다음은 일어난 일입니다.
우리는 한쪽에 쿨러에 물을 연결합니다 펠티에 소자, 그리고 다른 하나는 버너에 올려 놓으십시오. 10W 6볼트 전구를 소자의 출력에 연결합니다. 결과 - 발전기가 작동합니다!
펠티에 소자가 전기를 잘 생산한다는 것은 경험이 증명합니다. 표시등이 매우 밝게 켜져 있으며 전압은 약 4.5V입니다.
160도까지 가열하는 것은 최적이 아니었고 120도에서는 결과가 10%만 악화되었습니다.
출구의 냉각수 온도는 10도이고 입구의 냉각수 온도는 1도 낮습니다. 이러한 결과로 판단하면 냉각에는 물이 그다지 필요하지 않습니다 ...
도움으로 펠티에 요소원정, 캠핑, 사냥터, 한마디로 필요할 때마다 전기를 얻을 수 있습니다. 당연히 장작이나 밝은 태양이있는 곳에서는 물론 독창성이 있습니다.
열전 모듈을 사용합니다.
이러한 열전 발전기는 소비에트 국영 농장과 집단 농장을 기억하는 사람들에게 잘 기억됩니다. 그들은 전쟁 중에 독일인들이 어떻게 파르티잔이 포위된 숲에서 오랫동안 라디오 방송을 방송할 수 있는지 이해할 수 없었다고 말합니다.
예, 그들이 말했듯이 - 우리 과학자들이 돈을 받았다면 85년에 아이폰을 발명했을 것입니다! :-)
열전 냉장고
열전 냉장고(옵션 2)
열전 냉장고(옵션 3)
통조림 음료 냉각기
식수 냉각기
KAMAZ 운전실용 열전 에어컨
그런 "국자"에 물을 붓고 불을 붙이고 휴대 전화를 충전하십시오. 모든 비밀은 Peltier가 "매장된" 날에 있습니다.
이 디자인을 자세히 살펴보겠습니다.
현재 가전제품에 열전발전모듈을 사용하는 것에 대한 관심이 높아지고 있다. 우선, 이것은 라디오, 휴대 전화 및 위성 전화, 랩톱 컴퓨터, 자동화 장치 등의 저전력 소비자에게 전기를 공급할 가능성과 관련이 있습니다. 사용 가능한 열원에서. 회전, 마찰 및 기타 마모 부품이 없는 열전 발전기를 사용하면 내연 기관의 배기 가스, 지열 소스의 온수, 화력 발전소의 폐열, 등. KRYOTHERM IAP는 수 와트에서 수 킬로와트에 이르는 다양한 전력의 산업용 열전 발전기(TEG) 제작에서 얻은 경험을 바탕으로 공칭 전력이 8W인 가정용 TEG의 직렬 생산을 시작했습니다. 구조적으로 발전기는 내부 부피가 약 1리터인 알루미늄 버킷 형태로 만들어지며 바닥에는 IPF Cryotherm에서 제조한 발전기 모듈이 설치됩니다.
발전기가 작동하는 데 필요한 온도 차이는 예를 들어 화염에 의해 국자를 가열할 때 달성됩니다. 국자 내부에서 가열된 물은 요리 또는 기타 용도로 사용할 수 있습니다. 이 발전기는 주로 개인 통신 및 항법 장비, 조명 등의 배터리를 충전하기 위해 원격, 접근하기 어려운 장소에서 사용하기 위한 것입니다. 사냥꾼, 관광객, 선원, 구조 직원 및 특수 서비스 직원은 오랫동안 중앙 전원 공급 장치에서 멀리 떨어져 있어야합니다.
발전기의 장점은 낮은 무게와 부피, 높은 특정 발전 전력, 기능 및 높은 신뢰성입니다. 발전기 설계는 올바르게 사용할 경우 과열 가능성을 배제합니다. 발전기에 대한 추가 옵션으로 3V - 6V - 9V -12V 범위의 스텝 전압 조정기와 충전기용 어댑터가 제공됩니다.
가정용 열전 발전기 1TG-8
데이터 시트
액체를 제외한 무게, kg, 0.55 이하
전체 치수, mm
핸들 없이 250х130х110? 123, h = 100
이 마지막 기사에서 저는 이 모듈이 전기를 충분히 먹을 수 있을 뿐만 아니라 측면의 온도 차이를 제공할 뿐만 아니라 소자의 한 면이 강제로 냉각될 경우 자체적으로 전기를 생성할 수 있으며, 다른 하나는 가열됩니다.
무부하, 온도차 ~ 100 ° С
이 테스트에서 표면적이 3.12 sq.cm에 불과한 작은 TB109-0.6-0.8 모듈이 자원하여 ro .., 유형 및 특성을 상기시켜 드리겠습니다.
발전기 모드에서 펠티에를 테스트하기 위해 히터, 전압계, 전류계 및 부하, 방수 백에 담긴 라디에이터 및 얼음 조각과 같은 장치가 포함된 작은 스탠드가 조립되었습니다. 물론 실험적인 TB109-0.6-0.8 자체. 히터는 약 80-90도까지 가열된 5.6 Ohm 20W 저항이었습니다. 히터와 펠티에 요소의 열 접촉을 개선하기 위해 일종의 소모된 컴퓨터 전원 공급 장치에서 뽑아낸 Namakondo 열 전도성 개스킷이 사용되었습니다.
테스트를 시작하겠습니다.
1차 테스트는 1옴 부하를 펠티에 단자에 연결하여 진행하였으며, 쿨러는 상온의 라디에이터를 사용하였다.
모듈에서 우리는 약 60도의 온도 차이로 119.5mA 또는 14mW의 전류에서 0.117V를 얻을 수 있었습니다.
부하 1 Ohm, 온도차 ~ 100 ° С
100도의 온도 차이로 모듈은 더 나은 결과, 즉 0.21V 0.22A 또는 46mW를 제공했습니다.
다음 테스트는 20옴의 부하로 수행되었습니다.
부하 20 Ohm, 온도차 ~ 100 ° С
모듈은 66mA 또는 86mW의 전류에서 1.31V를 출력했습니다.
유휴 상태에서 첫 번째 사진에서 모듈은 2.19V를 발행했습니다.
결론 - 펠티에 모듈은 성공적으로 전기를 생성하는 데 사용할 수 있습니다. 모듈이 면적이 3.12제곱미터인 109개의 열전대인 경우 Cm. 100도의 온도 차이로 1.5볼트에서 86mW를 생성할 수 있었고 유휴 상태에서 2V 이상을 생성할 수 있었습니다. 그러면 훨씬 더 큰 면적과 온도 차이를 가진 모듈이 작은 LED 조명기 또는 라디오에 전원을 공급하기에 충분할 것입니다. 수신기를 사용하거나 배터리를 충전할 수 있습니다. 그러나 불행히도 그 사용은 가격에 의해 심각하게 제한됩니다.
적용 예: 불 옆에 냄비에 부착하고 라디오를 들을 수 있는 휴대용 관광 태그부터 원격의 도달하기 어려운 자율 물체(예: 등대)에 전원을 공급하는 데 사용되는 RTG에 이르기까지 다양한 TAG ) 또는 우주 위성.
회사에 제공된 모듈에 대한 감사 - Radioelectronics.
수제 장치에 대한 주제를 계속합니다.
이번에는 Peltier 기반 온도 발생기에 초점을 맞출 것입니다.
펠티에 소자는 세라믹 판과 그 사이에 바이메탈로 구성된 매우 작은(보통 4x4cm) 장치로, 이를 통해 한 면이 가열되고 다른 면이 냉각될 때 전류가 생성됩니다. 또는 그 반대로 전류를 인가하여 한쪽을 가열하고 다른 쪽을 냉각시킵니다. 펠티에 소자의 이러한 특성은 휴대용 냉장고 제조에 사용되지만, 저는 주로 이러한 장치의 발전 용량에 관심이 있습니다.
정말 편리합니다. 셀의 한 쪽은 가열하고 다른 쪽은 식히면 셀 또는 기타 전자 장치를 충전하기에 충분한 전류와 전압을 얻을 수 있습니다. 그리고 나는 일반적으로 전기에 긴장하고 종종 일어나지 않기 때문에 그러한 일은 나에게 중요합니다. 물론 태양 전지판은 전기 부족 문제를 부분적으로 해결할 수 있습니다. 이 단계에서 나는 일반적으로 이것이 최고의 대체 에너지원 중 하나라고 생각합니다. 따라서 나에게는 작지만 충분한 전력인 태양 전지(나중에 이야기하겠습니다)도 있습니다. 5-15볼트의 전압에서 1-1.5암페어 사이의 어딘가에서 출력됩니다.
그러나 태양이 항상 존재하는 것은 아니므로 열 발생기가 더 필요한 것으로 판명되었습니다. 그리고 문명 밖에서는 그것이 필요하며, 생존론자들도 그런 것들에 관심이 있다고 생각합니다.
열 발생기를 만들려면 모든 펠티에 요소가 적합하지 않지만 300-400도의 온도를 유지하는 요소만 적합합니다. 물론 냉장고에 사용되는 일반 요소로 발전기를 만들 수는 있지만 실험용으로만 사용할 수 있습니다. 과열하자마자 요소가 실패합니다. 고온 요소는 미국인이나 중국인에게서 구입할 수 있습니다. (중국인에 대한 소소한 편견: 제 블로그를 보시면 제가 중국이나 중국인에 대해 나쁜 태도를 가지고 있다는 잘못된 생각을 하실 수 있습니다. 오히려 중국을 존경합니다. 적일 가능성이 있습니다. 다시 말하지만, 독일인은 또한 언제 - 그들이 우리의 적이었고, 프랑스인이 아니더라도 누구든지 그렇지 않습니다. 그래서 무엇입니까? 전쟁이 있을 것입니다 - 우리는 미워하겠지만 지금으로서는 평화 - 우리는 친구입니다. 기타 그러나 모든 전쟁이 끝난 후 러시아와 중국은 영원히 형제가 될 것입니다. 아멘.)
당신은 동포로부터 물건을 살 수 있지만 절대적으로 엄청난 가격에 살 수 있습니다. 이것은 우리의 방식이 아닙니다.
그래서 내 열 발생기는 기름(보통, 가장 저렴한 해바라기 기름) 버너로 가열됩니다.
캔, 버너 높이 조절기 및 펠티에 요소 자체로 구성된 접을 수있는 케이스에 여기에 있습니다.
버너 자체도 캔과 숯 심지로 구성됩니다.
이 비디오 지침을 사용하여 이러한 심지를 만들 수 있습니다.
개인적으로 나는 모닥불 석탄에서 그런 심지를 만들고 대도시의 고급 거주자는 상점에서 단순히 숯을 구입할 수 있습니다. 이러한 버너는 그 자체로 좋으며 양초 대신 조명 소스로 사용할 수 있습니다. 그녀의 작업을 위해 약간의 기름이 소비되며 특히 연기가 나지 않으며 며칠 동안 탈 수 있습니다.
이것은 Peltier 요소이며 그 위에 팬으로 컴퓨터 프로세서를 냉각하기 위한 라디에이터가 있습니다.
이것은 버너 화재 조절기입니다. 나는 죽은 CD-rom_a에서 그것을 만들었습니다. 판타지가 작동하는 한 무엇이든 만들 수 있습니다.
Peltier 요소(이 버전에서는 2개 또는 3개의 요소, 서로의 위에 모든 것이 열 그리스로 기름칠됨)를 냉각 라디에이터와 가열 라디에이터 사이에 끼웠습니다.
나는 요소 주변의 공간을 고무(불필요한 신발의 발꿈치에서)로 채우고 자동차 열 밀봉제로 함께 붙였습니다.
냉각 팬은 동일한 결함이 있는 CD-rom_a의 3볼트 모터와 컴퓨터 냉각기의 표준 팬 블레이드로 만들어졌습니다. 엔진과 팬은 동일한 CD-rom_a의 중국산 슈퍼글루와 디스크 홀더의 도움으로 도킹되었습니다. 그 결과 1.5볼트에서 작동을 시작하고 매우 적은 전류를 소비하는 냉각 팬이 생성됩니다.
난방 라디에이터의 경우 구형 프로세서의 쿨러에서 라디에이터를 가져 왔습니다.
6-8볼트 정도의 전압이 변환기로 나가서 장치에 필요한 5볼트로 감소합니다.
나는 이미 이 변환기에 대해 썼습니다.
다음은 발전기 자체를 조립한 것입니다. Cat 전용(1~2분 이내) 생성 전압이 1.5볼트에 도달하고 냉각 팬이 회전하기 시작하며 소자의 차가운 쪽이 냉각되기 시작합니다. 열 발생기는 몇 분 안에 발전 작동 모드로 들어갑니다. LED 조명에 전원을 공급하고 전자 장치를 충전하는 데 사용할 수 있습니다. 내 발전기는 5볼트의 전압에서 약 400밀리암페어의 전류를 제공합니다. 현재 강도는 사용된 요소에 따라 다릅니다. 가능하면 요소를 더 잘 넣겠습니다.
또한 이 장치는 발전기 부분을 제거하면 물을 끓이는 기존 버너로 사용할 수 있습니다. 나는 보통 항아리를 반쯤 채우고 10-15분 안에 끓습니다.
