Echipamentele frigorifice au devenit atât de ferm stabilite în viața noastră încât este chiar dificil să ne imaginăm cum ne-am putea descurca fără ele. Dar modelele clasice de refrigerant nu sunt potrivite pentru utilizarea mobilă, de exemplu, ca o geantă frigorifică de călătorie.
In acest scop se folosesc instalatii in care principiul de functionare se bazeaza pe efectul Peltier. Să vorbim pe scurt despre acest fenomen.
Ce este?
Acest termen se referă la un fenomen termoelectric descoperit în 1834 de naturalistul francez Jean-Charles Peltier. Esența efectului este degajarea sau absorbția de căldură în zona în care conducătorii diferiți prin care electricitate.
În conformitate cu teoria clasică, există următoarea explicație pentru fenomen: curentul electric transferă electroni între metale, care pot accelera sau încetini mișcarea acestora, în funcție de diferența de potențial de contact în conductorii din diferite materiale. În consecință, odată cu creșterea energiei cinetice, aceasta este transformată în energie termică.
Pe cel de-al doilea conductor, se observă un proces invers, care necesită reumplere cu energie, în conformitate cu legea fundamentală a fizicii. Acest lucru se întâmplă din cauza vibrațiilor termice, care provoacă răcirea metalului din care este realizat al doilea conductor.
Tehnologiile moderne fac posibilă producerea de elemente semiconductoare-module cu efect termoelectric maxim. Este logic să vorbim pe scurt despre designul lor.
Proiectare și principiu de funcționare
Modulele moderne sunt o structură formată din două plăci izolatoare (de obicei ceramice), cu termocupluri conectate în serie situate între ele. O diagramă simplificată a unui astfel de element poate fi găsită în figura de mai jos.
Denumiri:
- A – contacte pentru conectarea la o sursă de alimentare;
- B – suprafața fierbinte a elementului;
- C – partea rece;
- D – conductoare de cupru;
- E – semiconductor bazat pe joncțiune p;
- F – semiconductor de tip n.
Designul este realizat în așa fel încât fiecare parte a modulului să fie în contact fie p-n, fie tranziții n-p(în funcție de polaritate). Contacte p-nîncălzire, n-p – răcire (vezi Fig. 3). În consecință, pe părțile laterale ale elementului apare o diferență de temperatură (DT). Pentru un observator, acest efect va arăta ca un transfer de energie termică între părțile laterale ale modulului. Este de remarcat faptul că schimbarea polarității puterii duce la o schimbare a suprafețelor calde și reci.
Orez. 3. A – partea fierbinte a termoelementului, B – partea rece Specificații
Caracteristicile modulelor termoelectrice sunt descrise de următorii parametri:
- capacitatea de răcire (Q max), această caracteristică se determină pe baza curentului maxim admisibil și a diferenței de temperatură dintre părțile laterale ale modulului, măsurată în wați;
- diferenta maxima de temperatura intre laturile elementului (DT max), parametrul este dat pentru conditii ideale, unitatea de masura este grade;
- curent admisibil necesar pentru a asigura diferența maximă de temperatură – I max;
- tensiunea maximă U max necesară pentru ca curentul I max să atingă diferența de vârf DT max ;
- rezistența internă a modulului – Rezistența, indicată în Ohmi;
- coeficient de eficiență - COP (abreviere din engleză - coeficient de performanță), în esență aceasta este eficiența dispozitivului, care arată raportul dintre răcire și consumul de energie. Pentru elementele ieftine acest parametru este în intervalul 0,3-0,35, pentru modelele mai scumpe se apropie de 0,5.
Marcare
Să ne uităm la modul în care sunt descifrate marcajele tipice ale modulelor folosind exemplul din Figura 4.
Figura 4. Modulul Peltier marcat TEC1-12706 Marcajul este împărțit în trei grupuri semnificative:
- Desemnarea elementului. Primele două litere sunt întotdeauna neschimbate (TE), indicând faptul că acesta este un termoelement. Următorul indică dimensiunea, pot exista literele „C” (standard) și „S” (mic). Ultima cifră indică câte straturi (cascade) există în element.
- Numărul de termocupluri din modulul prezentat în fotografie este 127.
- Curentul nominal este în amperi, pentru noi este de 6 A.
Marcajele altor modele din seria TEC1 sunt citite în același mod, de exemplu: 12703, 12705, 12710 etc.
Aplicație
În ciuda eficienței destul de scăzute, elementele termoelectrice au găsit o aplicație largă în măsurare, calcul și, de asemenea, aparate electrocasnice. Modulele sunt un element important de operare al următoarelor dispozitive:
- unități frigorifice mobile;
- generatoare mici pentru a genera electricitate;
- Sisteme de răcire în calculatoare personale;
- Racitoare pentru racirea si incalzirea apei;
- dezumidificatoare etc.
Să dăm exemple detaliate de utilizare a modulelor termoelectrice.
Frigider cu elemente Peltier
Unitățile frigorifice termoelectrice sunt semnificativ inferioare ca performanță față de analogii compresorului și de absorbție. Dar au avantaje semnificative, ceea ce face ca utilizarea lor să fie recomandabilă în anumite condiții. Aceste avantaje includ:
- simplitatea designului;
- rezistenta la vibratii;
- absența elementelor în mișcare (cu excepția ventilatorului care sufla radiatorul);
- nivel scăzut de zgomot;
- dimensiuni mici;
- capacitatea de a lucra în orice poziție;
- durată lungă de viață;
- consum redus de energie.
Aceste caracteristici sunt ideale pentru instalațiile mobile.
Element Peltier ca generator de electricitate
Modulele termoelectrice pot funcționa ca generatoare de energie electrică dacă una dintre părțile lor este supusă încălzirii forțate. Cu cât diferența de temperatură dintre laturi este mai mare, cu atât este mai mare curentul generat de sursă. Din păcate, temperatura maximă pentru generatorul termic este limitată; nu poate fi mai mare decât punctul de topire al lipitului utilizat în modul. Încălcarea acestei condiții va duce la defectarea elementului.
Pentru producția de masă a generatoarelor termice se folosesc module speciale cu lipire refractară, care pot fi încălzite la o temperatură de 300°C. În elementele obișnuite, de exemplu, TEC1 12715, limita este de 150 de grade.
Deoarece eficiența unor astfel de dispozitive este scăzută, acestea sunt utilizate numai în cazurile în care nu este posibilă utilizarea unei surse mai eficiente energie electrica. Cu toate acestea, generatoarele termice de 5-10 W sunt solicitate în rândul turiștilor, geologilor și locuitorilor din zonele îndepărtate. Instalațiile staționare mari și puternice alimentate cu combustibil de înaltă temperatură sunt utilizate pentru alimentarea unităților de distribuție a gazelor, echipamentelor stațiilor meteorologice etc.
Pentru a răci procesorul
Relativ recent, aceste module au început să fie utilizate în sistemele de răcire a CPU calculatoare personale. Având în vedere eficiența scăzută a termoelementelor, beneficiile unor astfel de structuri sunt destul de îndoielnice. De exemplu, pentru a răci o sursă de căldură de 100-170 W (se potrivește cel mai mult modele moderne CPU), va trebui să cheltuiți 400-680 W, ceea ce necesită instalare bloc puternic nutriție.
A doua capcană este că un procesor descărcat va elibera mai puțină energie termică, iar modulul o poate răci sub punctul de rouă. Ca urmare, va începe să se formeze condens, care este garantat că va deteriora electronica.
Cei care decid să creeze singuri un astfel de sistem vor trebui să efectueze o serie de calcule pentru a selecta puterea modulului pentru un anumit model de procesor.
Pe baza celor de mai sus, utilizarea acestor module ca sistem de răcire a procesorului nu este rentabilă; în plus, ele pot cauza defectarea echipamentelor informatice.
Situația este complet diferită cu dispozitivele hibride, unde modulele termice sunt utilizate împreună cu răcirea cu apă sau aer.
Sistemele hibride de răcire și-au dovedit eficiența, dar costul ridicat limitează cercul admiratorilor lor.
Aparat de aer conditionat bazat pe elemente Peltier
Teoretic, un astfel de dispozitiv va fi structural mult mai simplu decât sistemele clasice de climatizare, dar totul se rezumă la performanțe scăzute. Una este să răcești un volum mic al unui frigider, alta este să răcești o cameră sau interiorul unei mașini. Aparatele de aer condiționat care folosesc module termoelectrice vor consuma mai multă energie electrică (de 3-4 ori) decât echipamentele care funcționează cu agent frigorific.
În ceea ce privește utilizarea acestuia ca sistem de control al climatizării auto, puterea unui generator standard nu va fi suficientă pentru a opera un astfel de dispozitiv. Înlocuirea acestuia cu echipamente mai eficiente va duce la un consum semnificativ de combustibil, care nu este rentabil.
În forumurile tematice, apar periodic discuții pe această temă și sunt luate în considerare diferite modele de casă, dar un prototip de lucru cu drepturi depline nu a fost încă creat (fără a lua în considerare aparatul de aer condiționat pentru un hamster). Este foarte posibil ca situația să se schimbe atunci când modulele cu o eficiență mai acceptabilă devin disponibile pe scară largă.
Pentru apa de racire
Elementul termoelectric este adesea folosit ca lichid de răcire pentru răcitoarele de apă. Designul include: un modul de răcire, un controler controlat de termostat și un încălzitor. Această implementare este mult mai simplă și mai ieftină decât un circuit de compresor; în plus, este mai fiabilă și mai ușor de operat. Dar există și anumite dezavantaje:
- apa nu se raceste sub 10-12°C;
- răcirea durează mai mult decât omologul său compresor, prin urmare, un astfel de răcitor nu este potrivit pentru un birou cu o cantitate mare muncitorii;
- dispozitivul este sensibil la temperatura exterioară, într-o cameră caldă apa nu se va răci la temperatura minimă;
- Nu se recomandă instalarea în încăperi cu praf, deoarece ventilatorul se poate înfunda și modulul de răcire se poate defecta.
Răcitor de apă de masă folosind element Peltier Uscător de aer pe bază de elemente Peltier
Spre deosebire de un aparat de aer condiționat, implementarea unui dezumidificator folosind elemente termoelectrice este destul de posibilă. Designul este destul de simplu și ieftin. Modulul de răcire scade temperatura radiatorului sub punctul de rouă, ca urmare, umezeala conținută în aerul care trece prin dispozitiv se depune pe acesta. Apa decantată este evacuată într-un rezervor special de stocare.
În ciuda eficienței scăzute, în acest caz eficiența dispozitivului este destul de satisfăcătoare.
Cum să te conectezi?
Nu vor fi probleme cu conectarea modulului; trebuie să aplicați putere la firele de ieșire. presiune constantă, valoarea acestuia este indicată în fișa tehnică a elementului. Firul roșu trebuie conectat la pozitiv, firul negru la negativ. Atenţie! Inversarea polarității inversează pozițiile suprafețelor răcite și încălzite.
Cum se verifică funcționalitatea elementului Peltier?
Cel mai simplu și mod de încredere– tactil. Este necesar să conectați modulul la sursa de tensiune corespunzătoare și să atingeți diferitele sale părți. Pentru un element de lucru, unul dintre ele va fi mai cald, celălalt mai rece.
Dacă nu aveți o sursă potrivită la îndemână, veți avea nevoie de un multimetru și o brichetă. Procesul de verificare este destul de simplu:
- conectați sondele la bornele modulului;
- aduceți bricheta aprinsă pe una dintre părți;
- Observăm citirile dispozitivului.
În modulul de lucru, atunci când una dintre laturi este încălzită, se generează un curent electric, care va fi afișat pe afișajul dispozitivului.
Cum să faci un element Peltier cu propriile mâini?
Este aproape imposibil să faci acasă un modul de casă, mai ales că nu are rost să faci asta, având în vedere costul relativ scăzut al acestora (aproximativ 4-10 USD). Dar puteți asambla un dispozitiv care va fi util pe o excursie, de exemplu, un generator termoelectric.
Pentru a stabiliza tensiunea, este necesar să asamblați un convertor simplu pe cipul L6920 IC.
La intrarea unui astfel de convertor este furnizată o tensiune în intervalul 0,8-5,5 V; la ieșire va produce o tensiune stabilă de 5 V, care este suficient pentru a reîncărca majoritatea dispozitive mobile. Dacă se utilizează un element Peltier convențional, este necesar să se limiteze intervalul de temperatură de funcționare a părții încălzite la 150 °C. Pentru a evita necazul urmăririi, este mai bine să folosiți o oală cu apă clocotită ca sursă de căldură. În acest caz, elementul este garantat să nu se încălzească peste 100 °C.
Ei bine, toate graficele sunt desenate, toate tabelele sunt completate, acum poți visa. În general, dacă estimați consumul de energie la o excursie la maximum, obțineți următoarele:
Navigator GPS - 0,3 W x 10 h = 3 W*h pe zi;
aparat foto (Canon DSLR) - baterie de 8 Wh timp de 4 zile = 2 Wh pe zi;
camera video (video recorder pentru captură momente interesante excursii, aproximativ 1 oră de video pe zi) - 1,6 Wh pe zi;
Telefon celular- aproximativ 0,2 W*h pe zi;
lanternă cu led pentru a ilumina parcarea seara - 2 W*h pe zi.
Total obținem: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh pe zi. Ținând cont de pierderile la încărcarea bateriilor acestor dispozitive și de cheltuielile neașteptate, puteți rotunji cu ușurință această cifră la 10 Wh pe zi, ceea ce este aproximativ egal cu trei baterii AA NiMH (3,2 Wh fiecare). Vom presupune că aceasta este cantitatea de electricitate care vă permite să călătoriți confortabil de-a lungul unui traseu planificat anterior, fără a vă limita impulsurile creative. Acest calcul este mai mult sau mai puțin corect pentru o ieșire individuală sau un grup de două persoane. Dacă sunt mai multe persoane, atunci se adaugă un consumator suplimentar pentru fiecare persoană, fie că este vorba despre un telefon mobil sau o altă cameră. Cred că pentru fiecare participant „în plus” puteți adăuga în siguranță 1 Wh, adică pentru un grup de 6 persoane, un nivel confortabil de consum de energie va fi de 14 Wh sau aproximativ 4,5 baterii AA. Să presupunem că drumeția durează 10 zile, apoi pentru un grup de 2 persoane veți avea nevoie de 100 Wh de energie, este vorba de 31 de baterii NiMH cu o greutate totală de 31 x 31,5 = 976,5 g. Adică aproape 1 kg de baterii. Dacă iei baterii alcaline, cele mai bune dau 2,2 Wh și vei avea nevoie de 45 dintre ele. Nu le cunosc greutatea, dar chiar dacă au 25 g fiecare, totalul depășește un kilogram. Pentru un grup de 6 persoane, cantitatea totală de energie electrică este de 140 Wh, adică aproape 44 de baterii cu o greutate de 1386 g sau 64 de baterii care cântăresc și mai mult. Dacă iei cu tine baterii LiPo, precum modelatorii, atunci pentru două persoane va fi o baterie cu o greutate de 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg sau 625 g. Pentru un grup de 6 persoane, masa bateriei LiPo va fi de 875 g.
Acum să ne dăm seama cum merg lucrurile cu termogeneratorul. Să presupunem că avem un modul (sau module) TEC1-12709, încălziți-l nu mai mult de 150 °C, răciți-l într-un flux cu o temperatură de 15 °C, adică pe partea rece va fi de 20 °C, diferența de temperatură este de 150 - 20 = 130 °C. Pentru o asemenea valoare a diferenței de temperatură nu am un indicator de eficiență, va trebui să număr. Luăm două valori maxime pe graficul eficienței față de curent pentru TEC1-12709, de exemplu 13,6 mW/°C pentru o diferență medie de temperatură de 71 °C și 15,7 mW/°C pentru 87 °C și calculăm în ce cantitate randamentul a crescut la cresterea diferentei de temperatura cu 87 - 71 = 16 °C. Se dovedește a fi 2,1 mW/°C. Și apoi proporțional: dacă o creștere a diferenței de 16 °C a dus la o creștere a eficienței cu 2,1 mW/°C, atunci o creștere a diferenței cu 130 - 87 = 43 °C va duce la o creștere a eficienței cu (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. Aceasta înseamnă că eficiența la o diferență de temperatură de 130 °C va fi egală cu 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Ca rezultat, obținem 21,3 x 130 = 2769 mW sau 2,8 W. Această valoare este destul de apropiată de realitate, judecând după faptul că în unele experimente video două module au produs 4...6 W. Pentru a obține 10 Wh de energie folosind un singur modul, generatorul trebuie să funcționeze timp de 10 ÷ 2,8 = 3,57 ore și 14 Wh - 5 ore. Adică, dacă utilizați un termogenerator format din 2 elemente Peltier, atunci generarea de energie electrică chiar și pentru un grup mare nu durează foarte mult.
Singura problemă majoră cu generarea de energie electrică în timpul campingului folosind această metodă este disiparea căldurii pe partea rece. Cea mai bună și cea mai optimă este răcirea cu apă, deoarece apa are o capacitate ridicată de căldură. În acest sens, turiștii de apă sunt mai norocoși decât bicicliștii: metoda lor de transport este legată în mod specific de apă și, dacă te gândești la designul generatorului (este foarte ciudat de ce nu a fost încă gândit și implementat la scară industrială) , atunci pot genera energie electrică în timpul conducerii. Generatorul este parțial scufundat în apă și parțial plutește la suprafață. Combustibilul este încărcat în cuptor pe măsură ce este consumat și totul este răcit cu apă din exterior. Combustibilul este colectat și pregătit la oprirea de odihnă.
Dacă nu doriți să vă deranjați cu colectarea lemnului de foc și a conurilor de pin, atunci vă puteți gândi la designul unei sobe cu gaz. Merită să faci puțină matematică aici. Deci avem:
butelie cu gaz lichefiat pentru arzatoare pe gaz cu combustibil de 450 g;
compoziție: izobutan - 72%, propan - 22%, butan - 6%, în greutate este de 324 g, 99 g și, respectiv, 27 g;
puterea calorică pentru aceste gaze este de 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg și, respectiv, 49,34 MJ/kg.
După înmulțire și adăugare, avem 22,07 MJ într-o butelie de gaz lichefiat. Considerăm că eficiența generatorului nostru este de 1%, prin urmare obținem 220 kJ ca energie electrică, care este 61,3 Wh. Cu ce îl poți compara? Ei bine, de exemplu, cu 19 baterii NiMH AA. Nu foarte mult și destul de scump, gazul nu este ieftin.
Deoarece folosirea gazului este costisitoare, puteți găsi ceva folosind combustibil lichid, cum ar fi benzina. Am căutat puțin pe internet pentru un catalizator ieftin pentru arzătoare catalitice, dar nu am găsit altceva decât oxid de crom (VI) obținut din dicromat de amoniu. Da, și nu totul este atât de ușor cu el, dar dacă doriți, printr-o anumită cantitate de experimentare puteți obține rezultate pozitive stabile și aici. Tampoanele de încălzire catalitice fabricate în China folosesc cel mai probabil urme de elemente din grupul de platină. De-ar fi existat un catalizator ca in aceasta placa de incalzire, dar mai mare pentru elementele Peltier. Rezultatul ar fi un generator compact și ușor. Puterea calorica a benzinei este de 44,5 MJ/kg, densitatea 0,74 kg/l, dintr-un litru de benzina avem 33 MJ de energie, la randament de 1% aceasta este de 330 kJ sau 91,6 Wh de energie electrica (28 baterii AA). Mai mult o optiune bugetara, dar totuși colectați și pregătiți ceea ce este disponibil în natură gratuit combustibilul este în mod natural mai profitabil și nu are o caracteristică foarte neplăcută inerentă acelor consumabile care sunt cumpărate din magazin - nu se epuizează în cel mai inoportun moment.
Un pic de teorie.
Un singur element modul termoelectric (TEM) este un termocuplu format din două elemente diferite cu conductivitate de tip p și n. Elementele sunt conectate între ele folosind o placă de conectare din cupru. Semiconductorii pe bază de bismut, teluriu, antimoniu și seleniu sunt folosiți în mod tradițional ca materiale elementare.
Modul termoelectric (element Peltier) este un set de termocupluri conectate electric, de obicei în serie. Într-un modul termoelectric standard, termocuplurile sunt plasate între două plăci plate ceramice cu oxid de aluminiu sau nitrură. Numărul de termocupluri poate varia foarte mult - de la câteva la sute de perechi, ceea ce face posibilă crearea de TEM cu aproape orice putere de refrigerare - de la zecimi la sute de wați.
Când un curent electric continuu trece printr-un modul termoelectric, se formează o diferență de temperatură între părțile sale - o parte (rece) este răcită, iar cealaltă (fierbinte) este încălzită. Dacă pe partea fierbinte a TEM este asigurată o îndepărtare eficientă a căldurii, de exemplu, folosind un radiator, atunci pe partea rece puteți obține o temperatură care va fi cu zeci de grade mai mică decât temperatura ambiantă. Gradul de răcire va fi proporțional cu curentul. Când polaritatea curentului se schimbă, părțile calde și reci își schimbă locul.
Practică.
Elementele Pelte sunt utilizate pe scară largă în sistemele de răcire. Dar nu mulți oameni știu despre cealaltă proprietate a lor - generarea de energie. Acest lucru de laborator este dedicat studiului acestor capacități.
Element de 50*50 mm, instalat între două bare de aluminiu. Suprafețele lor sunt în prealabil șlefuite și lubrifiate cu pastă KPT. Una dintre bare are găuri de trecere prin care se trece un tub de cupru pentru răcirea cu apă. Iată ce s-a întâmplat:
Conectați apa la răcitor pe o parte Element Peltier, și puneți-l pe celălalt pe arzător. Conectam un bec de 10W 6 volti la iesirea elementului. Rezultatul este că generatorul nostru funcționează!
Experiența demonstrează că elementul Peltier produce bine electricitate. Lumina arde destul de puternic, tensiunea este de aproximativ 4,5 volți.
Încălzirea până la 160 de grade nu a fost optimă; la 120 de grade rezultatul a fost doar cu 10% mai rău.
Temperatura lichidului de răcire la ieșire este de zece grade, la intrare este cu un grad mai mică. Judecând după aceste rezultate, apa nu este atât de necesară pentru răcire...
Cu ajutor Elemente Peltier Poti genera energie electrica intr-o expeditie, intr-o excursie in camping, la o cabana de iarna de vanatoare, intr-un cuvant, in orice loc unde ar putea fi nevoie. Desigur, dacă există lemne de foc sau soare stralucitor, și cu siguranță ingeniozitate.
Folosind un modul termoelectric.
Un astfel de generator termoelectric este bine amintit de cei care își amintesc de fermele de stat și colective sovietice. Ei spun că în timpul războiului germanii nu au putut înțelege cum partizanii puteau conduce emisiuni radio pentru o lungă perioadă de timp dintr-o pădure asediată.
Da, după cum se spune - dacă oamenii de știință ar fi fost plătiți cu bani, ar fi inventat iPhone-ul încă din `85! :-)
Frigider termoelectric
Frigider termoelectric (opțiunea 2)
Frigider termoelectric (opțiunea 3)
Racitor auto pentru bauturi conservate
Răcitor de apă potabilă
Aparat de aer conditionat termoelectric pentru cabina KAMAZ
Se toarnă apă într-un astfel de „călar”, pus pe foc și, vă rog, reîncărcați-vă telefonul mobil. Întregul secret este în fund, Peltier este „îngropat” acolo
Să aruncăm o privire mai atentă la acest design.
În prezent, există un interes din ce în ce mai mare pentru utilizarea modulelor generatoare termoelectrice în dispozitivele de uz casnic. În primul rând, aceasta se referă la posibilitatea de a alimenta consumatorii de energie electrică cu putere redusă - radiouri, telefoane celulare și prin satelit, computere laptop, dispozitive de automatizare etc. din sursele de căldură existente. Un generator termoelectric, care nu are piese rotative, frecare sau orice alte piese de uzură, vă permite să obțineți direct energie electrică din orice sursă de căldură: gaze de eșapament ale motoarelor cu ardere internă, apă caldă din surse geotermale, căldură „deșeată” de la centralele termice etc. . Ghidat de experiența dobândită în crearea generatoarelor termoelectrice industriale (TEG) de diferite puteri - de la câțiva wați la câțiva kiloWați, IPF CRYOTHERM a început producția în masă a TEG-urilor de uz casnic cu o putere nominală de 8 W. Din punct de vedere structural, generatorul este realizat sub forma unei găleți de aluminiu cu un volum intern de aproximativ 1 litru, în fundul căreia sunt instalate module generatoare produse de IPF Kryotherm.
Diferența de temperatură necesară pentru funcționarea generatorului se realizează atunci când oala este încălzită, de exemplu, de flacăra unui foc. Apa încălzită în interiorul oalului poate fi folosită pentru gătit sau în alte scopuri. Acest generator este destinat în principal utilizării în locuri îndepărtate, greu accesibile pentru a reîncărca bateriile pentru echipamente individuale de comunicații și navigație, iluminat etc. Este indispensabil vânătorilor, turiștilor, marinarilor, angajaților de salvare și servicii speciale, forțați pentru o lungă perioadă de timp situat departe de sursele centrale de alimentare.
Avantajul generatorului este greutatea și volumul redus, puterea specifică ridicată generată, funcționalitatea și fiabilitatea ridicată. Designul generatorului elimină posibilitatea supraîncălzirii atunci când este utilizat corect. Ca o opțiune suplimentară pentru generator, se oferă un stabilizator de tensiune în trepte cu intervale de 3 V - 6 V - 9 V - 12 V și adaptoare pentru încărcătoare.
GENERATOR TERMOELECTRIC DE CASĂ 1TG-8
Fișa cu date
Greutate fără lichid, kg, nu mai mult de 0,55
Dimensiuni totale, mm
fara maner250x130x110? 123, h=100
În acest articol final, vă voi spune că aceste module nu numai că sunt capabile să ofere o diferență de temperatură pe părțile lor cu o cantitate decentă de electricitate, dar sunt și capabile să genereze electricitate dacă o parte a elementului este răcită forțat și altele încălzite.
Fără sarcină, diferență de temperatură ~100°C
În aceste teste, s-a oferit voluntar un mic modul TB109-0.6-0.8, cu o suprafață de numai 3,12 mp. Permiteți-mi să vă reamintesc rolul său.., aspectul și caracteristicile:
Pentru a testa Peltier în modul generator electric, a fost asamblat un suport mic, care conține următoarele dispozitive: un încălzitor, un voltmetru, un ampermetru și o sarcină, au fost necesare și un radiator și o bucată de gheață într-o pungă impermeabilă și, bineînțeles, TB109-0.6-0.8 experimental propriu-zis. Încălzitorul era un rezistor de 20W 5.6 Ohm, care a fost încălzit la aproximativ 80-90 de grade. Pentru a îmbunătăți contactul termic al elementului Peltier cu încălzitorul, a fost folosită o garnitură termoconductivă Namaconda, scoasă din unele uzate. unitate de calculator nutriție.
Să începem testarea.
Primul test a fost efectuat cu o sarcină de 1 Ohm conectată la pinii Peltier și a fost folosit un radiator la temperatura camerei ca răcitor.
Am reușit să obținem 0,117V de la modul la un curent de 119,5mA sau 14mW, cu o diferență de temperatură de aproximativ 60 de grade.
Sarcină 1 Ohm, diferență de temperatură ~100°C
Cu o diferență de temperatură de 100 de grade, modulul a produs rezultate mai bune și anume: 0.21V 0.22A sau 46mW.
Următorul test a fost efectuat cu o sarcină de 20 ohmi.
Sarcină 20 Ohm, diferență de temperatură ~100°C
Modulul a produs 1,31 V la un curent de 66 mA sau 86 mW.
La inactiv, prima fotografie, modulul producea 2,19V.
Concluzie - modulele Peltier pot fi utilizate cu succes pentru a genera energie electrică. Dacă modulul conține 109 termocupluri, cu o suprafață de 3,12 mp. cu o diferență de temperatură de 100 de grade, a fost capabil să producă 86 mW la un volt și jumătate și mai mult de 2 V la relanti, apoi un modul cu o suprafață mult mai mare și diferență de temperatură este suficient pentru a alimenta un mic iluminator LED sau radio , sau pentru a încărca bateriile. Dar, din păcate, utilizarea lor este foarte limitată de prețul lor.
Exemple de aplicații: diverse TAG-uri, de la cele turistice portabile, care pot fi atașate la o oală lângă foc și se pot asculta radioul, până la RTG-uri, care sunt folosite pentru a alimenta obiecte autonome la distanță, greu accesibile (de exemplu, faruri). ) sau pe sateliții spațiali.
Mulțumire pentru modulele oferite companiei – Radioelectronica.
Continuând subiectul dispozitivelor de casă.
De data aceasta vom vorbi despre un generator de temperatura bazat pe elemente Peltier.
Elementele Peltier sunt dispozitive atât de mici (de obicei 4x4 cm), constând din plăci ceramice și un bimetal între ele, prin care se generează un curent electric atunci când o parte este încălzită și cealaltă este răcită. Sau invers, aplicând curent, încălzim o parte și răcim cealaltă. Această proprietate a elementelor Peltier este folosită la fabricarea frigiderelor portabile, dar mă interesează în primul rând capacitatea de generare a acestor dispozitive.
Într-adevăr, foarte convenabil. Încălziți o parte a elementului, răciți cealaltă - și obțineți suficient curent și tensiune pentru a încărca, de exemplu, un telefon mobil sau alte dispozitive electronice. În general, am probleme cu electricitatea, nu se întâmplă des, așa că am nevoie vitală de așa ceva. Nu, desigur, panourile solare pot rezolva parțial problema lipsei de electricitate. Acesta, în această etapă, consider în general unul dintre cele mai bune surse Energie alternativa. De aceea am baterie solară(despre care vă voi spune mai târziu), mic, dar suficient de puternic pentru mine. Produce undeva între 1 și 1,5 amperi la o tensiune de 5 până la 15 volți.
Dar soarele nu este întotdeauna acolo, așa că termogeneratorul s-a dovedit a fi mai necesar. Da, chiar și în afara civilizației este necesar și cred că și supraviețuiștii sunt interesați de astfel de lucruri.
Pentru a crea un termogenerator, nu toate elementele Peltier sunt potrivite, ci doar cele care mențin o temperatură de 300-400 de grade. Desigur, este posibil să se realizeze un generator din elemente obișnuite, cele folosite în frigidere, dar doar ca experiment. Pentru că de îndată ce te supraîncălzi, elementul se va defecta. Puteți achiziționa elemente la temperatură ridicată de la americani sau chinezi. (O mică digresiune despre chinezi: citind blogul meu, s-ar putea să vă faceți greșit ideea că am o atitudine proastă față de China sau chinezi. Dimpotrivă, admir China, ceea ce nu mă împiedică să cred că acesta este cel mai bun lucru al nostru. probabil dușman. Din nou, și germanii când -au fost dușmanii noștri, și francezii, și cine nu a fost. Și deci ce? Dacă va fi război, vom urî, dar atâta timp cât va fi pace, suntem prieteni. Mai mult decât atât, totul se va sfârși în cele din urmă, așa cum se întâmpla anterior cu alte națiuni. Și după toate războaiele, rușii și chinezii vor deveni frați pentru totdeauna. Amin.)
Poți achiziționa elemente de la compatrioții tăi, dar la un preț fabulos, iar așa nu este calea noastră.
Așa că termogeneratorul meu este încălzit de un arzător cu ulei (folosind cel mai ieftin ulei de floarea soarelui obișnuit).
Care este plasat într-o astfel de carcasă pliabilă, constând dintr-o cutie de tablă, un regulator de înălțime a arzătorului și elementul Peltier în sine.
Arzătorul în sine constă și dintr-o cutie și un fitil de cărbune.
Puteți face un astfel de fitil folosind această instrucțiune video.
Personal, fac astfel de fitiluri din cărbuni dintr-un foc; locuitorii avansați ai orașelor mari pot cumpăra pur și simplu cărbune dintr-un magazin. Un astfel de arzător este bun în sine; poate fi folosit ca sursă de iluminare, în loc de lumânări. Nu este nevoie de mult ulei pentru a funcționa, nu fumează mult și poate arde zile întregi.
Acesta este un element Peltier, cu un radiator de răcire plasat deasupra procesor de calculator, cu ventilator.
Acesta este regulatorul nivelului de foc al arzătorului. L-am făcut de pe un CD-rom mort. Poate fi făcut din orice, atâta timp cât imaginația ta funcționează.
Am un element Peltier (în această versiune, două sau trei elemente, unul peste altul, toate lubrifiate cu pastă termică) intercalat între un radiator de răcire și un radiator de încălzire.
Am umplut spațiul din jurul elementului cu cauciuc (din călcâiele pantofilor inutile) și l-am lipit pe toate împreună cu etanșant termic pentru automobile.
Ventilatorul de răcire a fost realizat dintr-un motor de 3 volți de pe același CD-rom defect și paletele unui ventilator standard de la un cooler de computer. Motorul și ventilatorul au fost conectate folosind superglue chinezesc și un suport de disc de pe același CD-rom. Rezultatul este un ventilator de răcire care începe să funcționeze la un volt și jumătate și consumă foarte puțin curent.
Pentru caloriferul de incalzire am luat un calorifer de la un cooler de procesor vechi.
Tensiunea, de aproximativ 6-8 volți, merge la convertor, unde scade la cei cinci volți necesari dispozitivelor.
Am scris deja despre acest convertor.
Aici este generatorul asamblat în sine. De îndată ce (într-un minut sau două) tensiunea generată atinge un volt și jumătate, ventilatorul de răcire începe să se rotească, iar partea rece a elementului începe să se răcească. Termogeneratorul intră în modul de funcționare în câteva minute. Te poți hrăni din ea Ghirlande LEDși încărcați dispozitivele electronice. Generatorul meu produce aproximativ 400 de miliamperi de curent la 5 volți. Puterea curentului depinde de elementul utilizat. Dacă se poate, voi pune elemente mai bune.
De asemenea acest aparat, dacă scoateți piesa generatorului, o puteți folosi ca un arzător obișnuit pentru fierberea apei. De obicei umplu borcanul pe jumătate și fierbe în 10-15 minute.
