Các thiết bị Peltier có thể được xếp tầng?
Câu trả lời:
Có, và điều này thường xuyên được thực hiện. Tuy nhiên, có những giới hạn đối với những gì bạn có thể đạt được, dựa trên cả giới hạn của từng thiết bị (nhiệt độ tối thiểu và tối đa) và các hiệu ứng như tổng điện trở nhiệt qua ngăn xếp. Cuối cùng, bạn đến điểm "rò rỉ ngược" nhiệt qua ngăn xếp (tăng theo chênh lệch nhiệt độ từ đầu đến cuối) bằng với khả năng loại bỏ nhiệt của ngăn xếp.
Một vấn đề khác là sự kém hiệu quả tương đối của các thiết bị Peltier. Thông thường, thông lượng nhiệt thoát ra từ phía nóng của mỗi thiết bị theo thứ tự từ 3 đến 5 lần nhiệt đi vào phía lạnh. Khi bạn xếp các thiết bị lên, mỗi thiết bị cần phải lớn hơn nhiều so với thiết bị trước đó, dẫn đến các vấn đề về kích thước tuyệt đối (điều này cũng trở lại vấn đề rò rỉ nhiệt).
Tuy nhiên, chắc chắn do hiệu quả tồi tệ, điển hình là xếp chồng kích thước ngày càng tăng, giống như các giai đoạn tên lửa, do đó, chất béo nhất đang đối phó với dòng nhiệt từ tất cả các loại khác.
Ảnh từ đây .
Chúng chắc chắn có thể được xếp tầng, nhưng vấn đề là sân khấu ấm có thể có khả năng truyền nhiệt nhiều hơn so với lạnh.
AFAIK nhiệt điện hiệu quả nhất có hệ số truyền ~ 100%, nghĩa là, chúng tiêu thụ năng lượng và tạo ra nhiệt 1 W mỗi 1 W được truyền từ phía lạnh (tủ lạnh dựa trên máy nén có khoảng 300%, chúng truyền nhiệt 3 W trên 1 W).
Giả sử bạn cần truyền nhiệt khoảng 1 W từ thiết bị của mình. Sau đó, giai đoạn lạnh nhất có thể tạo ra 2 W nhiệt ở đầu nóng của nó, và tất cả nhiệt lượng của nó sẽ được truyền qua giai đoạn tiếp theo. Giai đoạn tiếp theo sẽ tạo ra 4 W nhiệt. Sau đó 8 W và cứ thế.
Tấm nền xếp tầng nên trông như thế này:
Vâng. Bạn có thể tạo ra nhiều Peltiers một tầng, nếu có liên quan đến dòng điện và nhiệt. Bạn sẽ thấy rằng các thiết bị đa tầng thường có các vùng vật lý giảm dần cho các giai đoạn lạnh hơn. Điều này là do bạn có lượng "giảm nhiệt" giảm dần ở mỗi giai đoạn kế tiếp vì các giai đoạn nóng hơn trước khi chúng phải bơm cả năng lượng nhiệt từ các giai đoạn lạnh hơn cộng với tổn thất điện trở từ các giai đoạn lạnh hơn.
Do hiệu suất thấp của bộ làm mát Peltier, đầu vào điện, giai đoạn lạnh phải được vận hành ở đầu vào điện thấp hơn đáng kể mà giai đoạn nóng hơn đang làm mát nó. Thật dễ dàng để quét qua giai đoạn nóng hơn với năng lượng nhiệt từ đầu vào DC từ giai đoạn lạnh hơn và không làm mát bằng lưới nào cả.
Xếp chồng trực tiếp các mô-đun Peltier là vấn đề trong thực tế. Các yêu cầu tản nhiệt là đáng kể. Bạn có thể nghĩ về một dãy nối tiếp Peltier (xếp chồng) trong một hệ thống như một cỗ máy phải được 'khởi động'.
Nếu tản nhiệt quá lớn, phải mất mãi mãi để bắt đầu sưởi / làm mát. Điều này có thể dễ dàng được bù lại bằng cách sử dụng quạt có tản nhiệt, sau đó điều chỉnh quạt ở mức thấp khi khởi động.
Mặc dù tôi không hiểu được lợi thế của hệ thống sưởi dựa trên Peltier, ngoài hệ thống chuyển đổi giữa sưởi và làm mát cho cùng một nhiệm vụ.
Các phần tử điện trở bền hơn và dễ dàng kiểm soát hơn Peltiers để sưởi ấm, bởi vì chúng có thể được đạp cứng nhiều lần.
Thiết kế tôi sử dụng cho nhiều mô-đun Peltier xếp chồng lên nhau là một 12706 giữa một bộ tản nhiệt / quạt ở phía đầu ra và một thanh đồng đã hoàn thành gấp đôi chiều rộng của 12706, khi xả.
Ở phía bên kia của thanh đồng là (2) 12706 song song, cơ học, và một quạt tản nhiệt / nhôm nặng, ở phía xả cuối cùng.
Các phần tử Peltier (TEC) riêng lẻ được nối song song. Tôi lái mảng song song 12706 với tối đa 15ADC, 12VDC, kỷ luật RTD, PSU tuyến tính, điện áp không đổi.
PSU tuyến tính là không hiệu quả trong chính họ. Vì vậy, SMPS có kỷ luật RTD (hiệu suất> 90%) là một lựa chọn hiệu quả hơn.
Hệ thống đó là để làm mát (đạt -12C ở môi trường nhiệt độ phòng), nhưng nếu bạn đảo ngược nó, nó sẽ hoạt động để sưởi ấm. Các yếu tố Peltier không được làm nóng trên nhiệt độ của vật hàn được sử dụng để chế tạo chúng. Thử nghiệm bất cẩn hoặc thiếu kinh nghiệm có thể dễ dàng mang lại điều này.
Bạn chỉ muốn đảm bảo (2) điều: rằng bạn không bị quá nhiều nhiệt từ phía nóng, bởi vì sự truyền nhiệt phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ của hai bên. Thuộc tính đó của các mô-đun TEC có các giới hạn riêng.
Nếu mặt nóng không đủ nóng, hệ thống sẽ không truyền nhiệt và mức tiêu thụ điện sẽ thấp. Và cũng là sự truyền nhiệt không biến thành ký sinh và hết mặt lạnh, vì vậy toàn bộ mảng chỉ là một lò sưởi. Điều đó có thể làm tan chảy chất hàn trong mô-đun TEC (Peltier).
Tôi tìm thấy thông số kỹ thuật hữu ích nhất trên mô-đun TEC là phạm vi nhiệt độ được xếp hạng tối ưu ở hai mặt nóng và lạnh. Mọi thứ khác nhưng đầu vào điện có thể được bắt nguồn bằng thí nghiệm. Nhưng nếu bạn cố gắng để có được deltaT được chỉ định bằng cách sử dụng nhiệt độ cao và thấp không chính xác, bạn có thể không có được khả năng truyền nhiệt đầy đủ của mô-đun.
Phần lớn lợi thế thu được với các mô-đun TEC chất lượng là chúng hoạt động với chênh lệch nhiệt độ định mức thay đổi thấp hơn. Đồng bằng 66C có thể là 44C-100C hoặc 0C-66C.
Không phải tất cả các mô-đun TEC được xếp hạng deltaT> = 66C sẽ hoạt động tốt ở delta 0C-66C hoặc thấp hơn. Chúng có thể truyền nhiệt lớn nhất ở delta 44C-100C. Thông thường, mặt lạnh càng trở nên mong muốn hệ thống.
Cũng cần phải có hợp chất giao diện truyền nhiệt được áp dụng giữa các mô-đun TEC và giao diện của chúng. Không có mô-đun TEC giao diện trực tiếp với khí quyển. Luôn có một cái gì đó ở hai bên của các mô-đun Peltier.
Tôi đã 'không thể' có được kết quả khả quan khi trực tiếp xếp 12712 vào mặt nóng của 12706.
Khoảng năm 2009, tôi đã chuẩn bị một máy làm lạnh như vậy, sử dụng ngăn xếp Peltier 3 tầng và máy làm mát videocard làm mát bằng không khí được bán lớn nhất với 7 ống dẫn nhiệt (Bạn có thể tìm kiếm ấn phẩm cho dụng cụ iốt ROFLEX).
Sau đó, khách hàng muốn xây dựng nhiều bản sao hơn xung quanh tôi và yêu cầu nhà máy sản xuất các tấm Peltier nên sử dụng máy làm mát không khí nào. Trả lời Tôi tự hào được nghe là - với tiểu cầu của chúng tôi là hoàn toàn không thể làm mát bất cứ thứ gì, sử dụng bất kỳ loại máy làm mát không khí. Vấn đề ở Peltier không phải là dòng nhiệt như vậy, mà là cường độ dòng nhiệt trên centimet vuông tiếp xúc với bộ tản nhiệt. Tiểu cầu có kích thước khá nhỏ, khoảng 4 x 4 hoặc 2 x 2 cm, do đó, dòng nhiệt 100W có nhiều hơn thế.
Trên thực tế, tiểu cầu 3 tầng trong trường hợp của tôi đã đưa ra một bản mẫu có độ chênh lệch 116 C, gần với máy bay lý thuyết, do đó tôi phải tạo ra nhiệt độ ổn định âm 45 độ C ở khí hậu nhiệt đới.
Năm nay tôi cần nhận được nhiều hơn nữa, -100C cho 1 cm3 bằng bộ tản nhiệt không làm mát bằng nước khi không khí + 50C sẽ là mục tiêu của nó. Trong một thời gian tôi không chắc chắn là nó có thể.
Tôi viết điều này để đảm bảo rằng -45 C là thực sự có thể, nhưng không sâu hơn nhiều. Lý thuyết nói rằng tiểu cầu 4 r trên ba sẽ làm hỏng quá trình thay vì thúc đẩy nó.
Vâng, các thiết bị nhỏ thực sự được bán cho mục đích này. Bạn thậm chí có thể mua các ngăn xếp làm sẵn với các vật liệu phù hợp ở từng giai đoạn để vấn đề bão hòa nhiệt được giảm thiểu (nếu tôi nhớ họ sử dụng quy trình hiệu quả cao hơn ở đầu bằng cách thay thế Sb vào BiTe) Tôi có kế hoạch thử và làm mát mẫu của SH21Pd97? dưới áp suất xuống gần nhiệt độ đông lạnh và xem liệu điện trở giảm đột ngột, và nhân đôi thí nghiệm tương tự với Bi-2223 như một điều khiển với một vài điều chỉnh sau đó có thể tăng Tc lên tới 20%. Thậm chí có thể tăng cường laser thông qua laser IR điều chỉnh.