Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Продолжаем Расчет кондиционера на элементах Пельтье

[Продолжаем] Расчет кондиционера на элементах Пельтье

В связи с большим количеством мнений за/против, разрабатываю методику расчета и построения для всех желающих. Для проверки, всё испытаю на себе. Только инженерный подход, только хардкор!
Для желающих скопировать — не запрещаю. Но, пожалуйста, указывайте источник — эту страницу.
Спасибо Вам за продуктивные комментарии!

Условия:
— горячий промежуточный контур низкого давления с расширительным бачком и "мокрой" помпой;
— теплоноситель промежуточного контура: тосол (предполагается несъемная установка);
— элементы Пельтье типа TEC1-12706, 4 шт.;
— первичный теплообменник: алюминиевый водоблок 80х40х12 мм, штуцеры d=8мм;
— "холодные" радиаторы — тип О221-60, 4 шт. или О161-80, 2 шт.;
— вентиляторы 120мм, 1000rpm.

1. Расчет перепада температуры (охлаждения) воздуха между входом и выходом кондея:
Будем реалистами. Чудес от китайских элементов никто не заставляет ждать. Пусть мощность, затрачиваемая на охлаждение каждым элементом будет 30 Вт. Суммарная при этом P=30*4=120 Вт.
— Теплоемкость воздуха Cm

1,005 кДж/кг*К [кВт*с/кг*К]
— Средняя производительность 120мм вентилятора от ПК 70 м3/ч

20 дм3/сек (где-то указывают больше, но кое-где и поменьше).
Найдем массовую производительность вентилятора:
— при норм.условиях (0С, атм.давление) 29 гр воздуха = 22,4 дм3;
— при стд.условиях (20С, атм.давление) 29 гр воздуха = 22,4*0,932

24 дм3=0,024 м3;
таким образом, массовая производительность вентилятора mt=24,2 гр/сек=0,0242 кг/сек.

Таким образом, перепад температуры составляет дTв=P/(mt*Cm)

5 градусов.
Подобным образом можно рассчитать, что в предельно возможном режиме работы элементов возможен максимальный перепад температуры в целых 9,5 градусов. Прекрасно, салон автомобиля объемом 7,5 м3 в среднем режиме охладится на 10 градусов за

2. Расчет перепада температуры (нагрева) теплоностителя на водоблоке
— максимальная температура элементов TEC1 — не более 80гр.С (из референса и здравого смысла);
— плотность тосола при 80гр.С ро=1050 кг/м3;
— теплоемкость тосола при 80гр.С cm=3.500 кДж/кг*К;
— производительность бесщеточной "мокрой" 12V-помпы Vfr=250 л/час

Массовый расход через водоблок составляет Mt=0,07*1050=0,073 кг/сек.
дTт=P/(Mt*сm)

0,5 градусов.
Хмммм… В принципе, результаты вполне коррелируют с изученным материалом.
Но этот результат верен при 100% КПД элементов (сколько забираем из воздуха, столько и отдаем в теплоноситель). В реальных условиях (вангую) КПД элементов составит не более 30-40%, что дает нагрев теплоносителя на 2-2,5 градуса. Тоже норм, можно считать дальше.

3. Расчет перепада температуры на радиаторе охлаждения
Чуть выше производительность 120мм вентилятора от ПК 70 м3/ч

20 дм3/сек
При сечении воздушного канала S

15*15=225см2=2,25дм2, скорость воздушного потока составит Vв=20/2,25=8,88м/с. (позже чертеж выложу)
Для радиаторов типа О161-80 (возьмем в качестве легкодоступного варианта пока такие) указано тепловое сопротивление RQ=0,36 C/Вт для скорости Vв=6м/с. Принимаем для дальнейшего расчета это значение.
Максимальная мощность теплорассеяния для радиаторов этого типа dP=80Вт.
Для наших 2х штук максимальных 160 Вт — вполне достаточная величина.

Читайте так же:
Схема пульта управления тельфером

Продолжение теории следует.

Практика
Приобретено:
— Помпа, водоблок, 4шт элементов ТЕС1-12706;
— два CPU-радиатора: GlacialTech Igloo 7200 для s754/939/AM2 и сток-Intel s478;
— термоклей Stars-922 (5гр/тюбик)
Отковыриваем вентиляторы, они пригодятся позже.
Отмываем с мылом поверхности.
Склеиваем!
Прижимаем грузом на 12 часов.

Термоэлектронный кулер элемент Пельтье TEC1 12706 12В

Термоэлектронный кулер элемент Пельтье TEC1 12706 12В

Мы даем гарантию на любой товар приобретенный в нашем магазине:

6 месяцев на товары, кроме батареек и аккумуляторов

14 дней на батарейки и аккумуляторы

В случае наступления гарантийного случая товар бесплатно ремонтируется, меняется на аналогичный или возвращается полная сумма его стоимости

  • Описание
  • Отзывы (12)
  • Задать вопрос

Эффективный тепловой насос – элемент Пельтье. Оверклокеры по достоинству оценили свойства этих неоценимых охладителей разогнанных процессоров и видео-чипсетов. Стандартное напряжение в 12 вольт и относительно небольшая потребляемая мощность позволит использовать относительно небольшой блок питания.

Оверклокерам:

Принцип работы элемента Пельтье заключается в том, что при протекании тока через два соприкасающихся полупроводника от одного к другому, пластина нагревается с одной стороны и охлаждается с другой, причём перепад температур на обоих сторонах пластины одинаков. За это свойство модуль Пельтье называют термонасосом. Сам по себе он не может охладить процессор или мощный транзистор. Он просто перекачивает выделяемое тепло от одной обкладки к другой — от процессора к кулеру. Получается, что термоэлектрический насос имеет холодную сторону, где тепло поглощается, и горячую, где выделяется. Причём, как и в случае с обычным насосом, выделяемое тепло должно куда-то отводиться, то есть, его надо охлаждать кулером или водяной системой охлаждения, но на горячей стороне термопары выделяется также тепло, образующееся в следствии потерь, так как по ней тоже течёт ток, а законы физики никто не отменял. В итоге кулер должен охладить не только выделяемое процессором тепло, но и тепло, выделяемое самой термоэлектрической пластинкой, так как эффективность у неё не 100% и сам модуль Пельтье сильно греется. При отсутствии отвода тепла от горячей пластины элемента последний может перегреться, выйти из строя или разрушиться.

Мощность элемента должна быть в полтора-два раза больше мощности охлаждаемой поверхности.

Керамические пластины модуля Пельтье имеют низкую теплопроводность, поэтому в охлаждении процессора принимает участие не вся площадь термоэлектрической пластинки, а только та, которая непосредственно соприкасается с ядром процессора. Это вполне естественно, ведь тепло не может распространиться по всей площади холодной стороны модуля из-за низкой теплопроводности его обкладок. И если вы просто так установите модуль Пельтье на процессор, даже смазав его термопастой, вы рискуете сжечь мозг компьютера, ведь мощности тех нескольких термопар, располагающихся над процессором, будет недостаточно для отвода тепла от ядра, а другие участвовать в охлаждении не будут. Решить проблему может только хорошая медная прокладка между ядром процессора и термоэлектрическим модулем. Причём, если вы думаете, что вам будет достаточно установить обычную медную прокладку типа Thermaltak Copper Shim, то глубоко ошибаетесь. Эти прокладки не способны так эффективно распределить тепло по всей поверхности охладителя, как того требуется. Они вообще больше созданы для защиты от повреждения ядра, чем для помощи охлаждению, хотя с этим они тоже помогают справляться. Но для равномерного распределения тепла по поверхности модуля Пельтье вам понадобится медная пластинка, которая будет по размерам равняться модулю Пельтье и станет прокладкой между ядром процессора и холодной стороной TEC. Причём, такая пластинка должна быть ровной, не толстой, но и не слишком тонкой, чтобы равномерно распределять тепло по всему модулю охлаждения. Лучше всего её добыть из медного радиатора на процессор. Удалив рёбра из такого радиатора, мы получим уже отшлифованную с одной стороны ровную пластинку, которую останется лишь немного дополнительно обработать, обильно смазать термопастой и поместить между процессором и термоэлектрической пластиной. Сразу возникает вопрос: почему бы не сделать термоэлектрический модуль с медными обкладками? Ответа на этот вопрос не знает никто.

Читайте так же:
Радиально сверлильный станок назначение

Характеристики:

  • Модель: TEC1-12706
  • Размер: 40 x 40 x 4 мм
  • Напряжение питания: от 0 до 15 В
  • Макс. потребляемый ток: 5.8 А
  • Номинальный ток (12В): 4.5А
  • Внутреннее сопротивление: 2.1-2.4 Ом
  • Рабочая температура: от -30 до 60 °C
  • Мощность охлаждения (макс.): 55 Вт
  • Вес: 22 г

Отзывы покупателей про Термоэлектронный кулер элемент Пельтье TEC1 12706 12В

Петр (09.12.2021)

Элемент приехал не рабочий. Между контактами обрыв цепи, соответственно потребление тока при любом напряжении = 0. Визуально один торец выглядит слегка надломленным. К кому можно обратиться по этому поводу?

Модуль на элемент Пельтье + интересное применение.

Приветствую тебя читатель banggood астрологи объявили неделю Пельтье поэтому в обзоре речь пойдёт об одном интересном применении данной штуковины. Милости просим под CUT.

Начнём с ликбеза

Как говорит википедия «Элемент Пельтье — это термоэлектрический преобразователь, принцип действия которого базируется на эффекте Пельтье — возникновении разности температур при протекании электрического тока.» Я уверен что после этой фразы понятнее не стало ).

Ок попробуем иначе. Представьте себе специфический аквариум, состоящий из зон двух типов. В первой зоне аквариума рыбки плавают быстро во второй медленно. Ещё представим себе на границах зон лопасти, крутящиеся в воде. Правила следующие 1) рыбка переплывает в другую зону только тогда когда её скорость соответствует скорости установленной для зоны.2) при переходе границ зоны рыбка может взаимодействовать с лопастями для увеличения либо для уменьшения своей скорости. Теперь представим несколько зон расположенных последовательно. (зоны с более высокой скоростью назовём З+ с низкой З- ) Рыбка находится в З+ она хочет перейти в З- она взаимодействует с лопастью на границе и начинает плыть медленнее, при этом лопасти (на границе З+/З-) начинают крутиться быстрее. Далее рыбка хочет перейти в следующую зону З+ ей надо ускориться она взаимодействует с лопастью на границе З-/З+ и ускоряется при этом лопасть начинает крутиться медленнее. Далее всё повторяется. Можно заметить что одни лопасти будут замедлятся а другие ускорятся. Элемент Пельтье работает по аналогичному принципу. Вместо рыбок там электроны вместо скорости рыбок энергия электронов в полупроводниках. При протекании тока через контакт 2х полупроводников, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, При этом чем больше ток тем выше эффект переноса энергии, энергия именно переноситься (а не волшебным образом пропадает) от «холодной» стороны к «горячей», поэтому элемент Пельтье способен охлаждать предметы до температуры ниже комнатной (проще говоря это полупроводниковый тепловой насос). Если у Вас задача просто отвести тепло от процессора транзистора и т.д. применение элемента Пельтье невыгодно т.к. Вам понадобиться Радиатор способный передать в окружающую среду тепло от охлаждаемого объекта + тепло возникающее при работе элемента Пельтье. Думаю с теорией покончено можно двигаться дальше.
Давайте посмотрим как по мнению спонсора обзора выглядит 13,90 зелени.
Модуль представляет из себя этакий 5 уровневый бутерброд, он состоит из пары радиаторов и вентиляторов и собственно самого элемента Пельтье.Вентилятор большего размера предназначен для отвода тепла. При приложении усилия его можно снять без выкручивания шурупов. Вентилятор самый обыкновенный ( Питание 12В размер 90мм) прикрыт решёткой, изначально вентилятор установлен на отвод воздуха.На противоположной стороне малый вентилятор (Питание 12В размер 40мм)Малыш прикручен на совесть Посмотрим на радиаторыБольшой радиатор размером 100мм*120мм высота 20ммМалый радиатор 40мм*40мм высота 20мм. Радиаторы скреплены двумя винтами, в малом радиаторе нарезана резьба. При снятии радиатора обнаружена термопаста это хорошо, но можно увидеть что есть недожим.Контакт с большим радиатором идеальным тоже не назовёшь.Главный вывод — если хотите выжать из этого модуля максимум то обязательно загляните под радиаторы. А если стереть термопасту то можно увидеть что тут установлен элемент TEC1-12705 (размер 40мм*40мм*4мм) хотя заявлен более мощный TEC1-12706. Мануал на TEC1-12705 peltiermodules.com/peltier.datasheet/TEC1-12705.pdf
Снимем малый радиатор и попробуем запустить модуль замерив температуры «тёплой» и «холодной» сторон.Температура «холодной» стороны -16,1 «горячей» 37,5 дельта 53,6. ток потребления при 12В составил 4,2А. На режим элемент Пельтье вышел через 90с.

Читайте так же:
Рейтинг пистолетов для монтажной пены 2018

А теперь весёлая часть.
Находим металлическую и блестящую пластину и делаем в ней отверстие для термопары.Кладём термопасту и устанавливаем термопаруДалее изготавливаем узконаправленный фотоприёмник и фотодиод из чёрной бумаги и обычных компонентовСобираем готовое устройство вспоминая правило «угол падения равен углу отражения»Кто догадался что это такое? Это прибор (ну точнее модель для демонстрации принципа действия) для определения температуры точки росы/относительной влажности воздуха. Действует следующим образом: ИК-светодиод светит в отражающую пластинку, после отражения свет от ИК-светодиода попадает на ИК-фотодиод. С обратносмещённого ИК-фотодиода снимается сигнал напряжения. При охлаждении пластинки до температуры точки росы на ней начинает собираться конденсат, интенсивность отражаемого излучения падает, сигнал на фотодиоде изменяется. Регистрируя температуру пластины, и окружающего воздуха можно найти относительную влажность. Для работы я использовал Brymen BM869 (с самодельным кабелем и софтом) и Uni-t UT61E Ниже представлен результат Рыжий график температура пластины, синий график сигнал с фотодиода. Будем считать момент, когда напряжение с фотодиода изменилось на половину от общего изменения напряжения есть момент выпадения конденсата. Исходя из поставленных условий измеренная температура точки росы в комнате +9С.Температура окружающего воздуха 26,7 (на графиках не отображалась т.к. она была неизменна).Одновременно я запустил модуль HTU21 и наблюдал за показаниями в терминале.(скриншот терминала добавлен к графику).Далее я использовал онлайн калькулятор planetcalc.ru/248/ для пересчёта влажности в температуру точки росы Результат пересчёта влажности с HTU21 в температуру точки росы совпал с измеренной напрямую температурой точки росы. Это значит, что если описанным выше методом определять точку росы, а затем делать пересчёт, то можно достаточно точно определять влажность (Ну естественно если делать всё по-взрослому). Данный метод называется методом охлаждаемого зеркала, а гигрометры, построенные на таком принципе, называются конденсационными. Надеюсь вам понравился обзор, и Вы узнали для себя что-то новое. Всем спасибо за внимание.

Читайте так же:
Тип организации производства это

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Тест элементов Пельтье TEC1-12706 за $ 1.52

Нашёл я всё таки радиаторы, правда маленькие со старых видяшек. Установил на радиатор с помощью капельки термопасты (соскреб с чипа видяхи, совсем чуть чуть), радиатор с элементом Пельтье установил на кулера, так чтобы воздух снизу заходил и обдувал радиатор. Ну а наверх поставил железную эмалированную кружку с кипятком, только что из чайника, максимальное напряжение которое я получил — 0,89 вольта. Значение маленькое, но всё из за хренового охаждения, и маленького радиатора

Тест элементов Пельтье TEC1-12706 за $ 1.52 Пельтье, Элемент Пельтье, Тест, Обзор, Генератор, Technobrother, Длиннопост

Дело в том, что кружка с кипятком имея температуру около 99 градусов Цельсия, отдает это тепло на элемент и он не успевает охладиться. Сторона которая находилась на радиаторе была почти такой же горячей как и та на которой стояла кружка, жаль у меня нет термометра чтобы измерить реальную температуру.

Далее я подключил нагрузку, в виде моторчика, снова вскипятил воду и залил в кружку, включив перед этим тестер в получившуюся электрическую цепь. Максимум который он выдал — 130 миллиампер. Опять же, хреновое охлаждение, на этот раз я взял старую систему охлаждения с видяхи и направил поток воздуха между гребнями радиатора.

Тест элементов Пельтье TEC1-12706 за $ 1.52 Пельтье, Элемент Пельтье, Тест, Обзор, Генератор, Technobrother, Длиннопост

Тест элементов Пельтье TEC1-12706 за $ 1.52 Пельтье, Элемент Пельтье, Тест, Обзор, Генератор, Technobrother, Длиннопост

Далее был тест с подачей питания на элемент Пельтье. Подавал 7,4 вольта с аккумулятора от радиоуправляемого вертолётика. Одна сторона очень сильно прогрелась, но снизу со всей дури дул кулер пытаясь это всё охладить, а с верху буквально за 30-50 секунд образовался не хилый такой конденсат и плюс был довольно холодным. Я ждал минут десять он не замёрз, потом были попытки теста с аккумулятором литий полимерным от квадрика на 11,1 вольта и ёмкостью 5000 миллиампер (40С).

Читайте так же:
Отрезная пила по дереву своими руками

Тест элементов Пельтье TEC1-12706 за $ 1.52 Пельтье, Элемент Пельтье, Тест, Обзор, Генератор, Technobrother, Длиннопост

Сначала одна сторона резко охладилась, сильнее чем при тестах на 7.4 вольта, но потом начала нагреваться, так как обратная сторона тоже так не хило нагрелась, а радиатор от видяхи и кулер от старого ПэКа не справлялись с её охлаждением. Так как эти элементы в середине имеют полупроводники, которые припаяны легкоплавким припоем (который плавиться при температуре около 125 градусов Цельсия) то я решил дальше (читай дольше) не тестировать при 11,1 вольтах, от греха подальше. А подождать нормального процессорного радиатора и сделать ещё один тест.

Но вывод уже могу сделать:

Минусы:
1 — Для нормальных генераторов электричества — не подойдут

2 — Для нормального походного холодильника — не подойдут
3 — Нужен большой радиатор, что при его размерах и отдачи не оправданно

4 — Легкоплавкий припой — вообще самый большой минус

Плюсы:
1 — Маленькие размеры — 4х4 сантиметра
2 — Отлично подойдёт для изготовления самодельного кулера воды (в офисах такие стоят)
3 — Отлично подойдёт как аварийный генератор в связке с платой от аварийного «павербанка» на пальчиковых батареях, так как он может выдавать до 1.5 вольта, а они как раз и работают от 15 вольтовых батареек, телефон заряжать конечно долго будет, но экстренный звонок совершить сможете.
4 — Подходит для замены вышедших элементов в кондиционерах автомобилей

5 — Низкая цена
6 — идеально подходит для создания мини холодильника для газировок (незаменимая вещь в душных офисах)

Наличие герметизации Да

Рабочее напряжение, Вольт (V) от 3.7 до 12

Максимальное напряжение, Вольт (V) 15,4 (есть шанс вывести из строя)

Рабочий ток, Ампер (A) 6

Мощность, Ватт (W) 53.3

Максимальная мощность охлаждения, Ватт (W) 53

Рабочая температура, градусов Цельсия <60C

Максимальная рабочая температура, градусов Цельсия <80C

Размеры, мм 40x40x4

Длинна проводов, мм 300

Ко-во термопар 127

Вообще советую для приобретения в целях экспериментов, если хотите соорудить что нибудь серьёзно сначала закажите и поработайте с этим элементом.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector