อุปกรณ์ Peltier สามารถลดระดับลงได้หรือไม่?

อุปกรณ์ Peltier สามารถถูกต่อเชื่อมเพื่อสร้างความแตกต่างของอุณหภูมิที่ใหญ่กว่าได้หรือไม่? เช่นเดียวกับการติดตั้งที่ด้านบนของอับละอองเกนเพื่อเพิ่มความแตกต่างสูงสุดจาก 60 องศา C เป็น 120 องศา

ใช่และมันทำอย่างสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตามมีข้อ จำกัด เกี่ยวกับสิ่งที่คุณสามารถทำได้โดยขึ้นอยู่กับข้อ จำกัด ของแต่ละอุปกรณ์ (อุณหภูมิต่ำสุดและสูงสุด) และเอฟเฟกต์เช่นความต้านทานความร้อนรวมผ่านสแต็ก ในที่สุดคุณก็มาถึงจุดที่ "การรั่วไหลย้อนกลับ" ของความร้อนผ่านสแต็ก (ซึ่งเพิ่มขึ้นด้วยความแตกต่างของอุณหภูมิตั้งแต่ต้นจนจบ) เท่ากับความสามารถของสแต็กในการขจัดความร้อน

ปัญหาอีกประการหนึ่งคือความไร้ประสิทธิภาพของอุปกรณ์ Peltier โดยทั่วไปแล้วฟลักซ์ความร้อนที่ออกมาจากด้านร้อนของอุปกรณ์แต่ละชิ้นจะอยู่ที่ 3 ถึง 5 เท่าของความร้อนที่เข้าสู่ด้านเย็น ในขณะที่คุณสแต็คอุปกรณ์แต่ละชิ้นจะต้องมีขนาดที่ใหญ่กว่ารุ่นก่อนหน้ามากซึ่งนำไปสู่ปัญหาเกี่ยวกับขนาดที่แท้จริง (ซึ่งกลับไปที่ปัญหาการรั่วไหลของความร้อน)

แน่นอนว่าเนื่องจากประสิทธิภาพที่น่าสังเวชเป็นเรื่องปกติที่จะเพิ่มขนาดให้เรียงลำดับเหมือนระยะจรวดดังนั้น fattest จึงจัดการกับการไหลของความร้อนจากส่วนอื่น ๆ ทั้งหมด

ภาพจากที่นี่

พวกเขาสามารถลดหลั่นกันได้อย่างแน่นอน แต่ปัญหาคือเวทีอบอุ่นอาจมีความสามารถในการถ่ายเทความร้อนมากกว่าเย็น

เทอร์โมอิเล็กตริกที่มีประสิทธิภาพที่สุดของ AFAIK มีค่าการถ่ายโอนประมาณ ~ 100% หมายถึงพวกมันใช้พลังงานและผลิตความร้อน 1 W ต่อ 1 W ที่ถ่ายโอนจากด้านเย็น (ตู้เย็นที่ใช้คอมเพรสเซอร์มีประมาณ 300% และถ่ายโอนความร้อน 3 วัตต์ต่อ 1

สมมติว่าคุณต้องถ่ายโอนความร้อนประมาณ 1 วัตต์จากอุปกรณ์ของคุณ จากนั้นสเตจที่เย็นที่สุดสามารถผลิตความร้อนได้ 2 W ที่จุดสิ้นสุดของความร้อนและความร้อนทั้งหมดจะถูกถ่ายโอนในสเตจถัดไป ขั้นต่อไปจะผลิตความร้อน 4 W จากนั้น 8 วัตต์และอื่น ๆ

Peltiers ที่เรียงซ้อนกันควรมีลักษณะเช่นนี้:

ใช่. คุณสามารถสเตจ Peltiers แบบหลายขั้นตอนได้หากมีการคำนึงถึงกระแสไฟฟ้าและความร้อน คุณจะเห็นว่าอุปกรณ์หลายขั้นตอนมักจะลดพื้นที่ทางกายภาพสำหรับระยะที่หนาวเย็นลง นี่เป็นเพราะคุณมีจำนวน "ความเย็น" ที่ลดลงในแต่ละขั้นตอนต่อเนื่องเนื่องจากขั้นตอนที่ร้อนกว่าก่อนที่พวกเขาจะต้องปั๊มพลังงานความร้อนจากระยะที่หนาวเย็นลงรวมทั้งการสูญเสียความต้านทานไฟฟ้าจากขั้นตอนที่เย็นกว่า

เนื่องจากประสิทธิภาพที่ต่ำของตัวระบายความร้อน Peltier wrt อินพุตไฟฟ้าขั้นตอนเย็นจะต้องดำเนินการที่อินพุตไฟฟ้าที่ต่ำกว่าอย่างมากซึ่งเป็นขั้นตอนร้อนที่เย็นลง มันง่ายที่จะล้นเวทีร้อนด้วยพลังงานความร้อนจากอินพุต DC จากเวทีเย็นและไม่ได้รับการระบายความร้อนสุทธิเลย

การวางโมดูล Peltier โดยตรงเป็นปัญหาในทางปฏิบัติ ความร้อนที่ต้องการมีความสำคัญมาก คุณสามารถนึกถึงอาร์เรย์อนุกรม Peltier (เรียงซ้อน) ภายในระบบเป็นเครื่องที่ต้อง 'เริ่มต้น'

หากการระบายความร้อนนั้นมากเกินไปก็จะต้องเริ่มต้นที่การทำความร้อน / การระบายความร้อน สิ่งนี้สามารถชดเชยได้ง่ายโดยใช้พัดลมที่มีฮีตซิงก์จากนั้นจึงลดระดับเสียงพัดลมเมื่อเริ่มทำงาน

แม้ว่าฉันจะไม่เข้าใจถึงข้อดีของการทำความร้อนด้วย Peltier แต่นอกเหนือจากระบบที่สลับระหว่างการทำความร้อนและความเย็นสำหรับงานเดียวกัน

องค์ประกอบความต้านทานมีความทนทานและควบคุมได้ง่ายกว่า Peltiers เพื่อให้ความร้อนเพราะสามารถกร่อนได้ยากหลายครั้ง

การออกแบบที่ฉันใช้สำหรับโมดูล Peltier หลายชุดเรียงกันเป็นหนึ่งเดียว 12706 ระหว่างฮีตซิงก์ / พัดลมที่ด้านเอาต์พุตและบาร์ทองแดงเสร็จสองเท่าของความกว้างของ 12706 ที่ปล่อยออกมา

ในอีกด้านหนึ่งของแท่งทองแดงมี (2) 12706s ในแบบคู่ขนานทั้งแบบกลไกและแบบอลูมิเนียมระบายความร้อน / พัดลมหนักที่ด้านปล่อยสุดท้าย

แต่ละองค์ประกอบ Peltier (TEC) ถูกต่อสายแบบขนาน ฉันขับอาร์เรย์แบบขนานของ 12706 ด้วยค่าสูงสุด 15ADC, 12VDC, มีระเบียบวินัยแบบ RTD, Linear PSU, แรงดันไฟฟ้าคงที่

PSU เชิงเส้นไม่มีประสิทธิภาพในตัวมันเอง ดังนั้น SMPS ที่มีระเบียบวินัย RTD (> ประสิทธิภาพ 90%) เป็นตัวเลือกที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ระบบนั้นใช้สำหรับระบายความร้อน (บรรลุ -12C ที่อุณหภูมิห้องโดยรอบ) แต่ถ้าคุณย้อนกลับมันจะทำงานเพื่อให้ความร้อน องค์ประกอบ Peltier จะต้องไม่ได้รับความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิของบัดกรีที่ใช้ในการทำให้พวกเขา การทดลองที่ประมาทหรือไม่มีประสบการณ์สามารถนำมาซึ่งเรื่องนี้ได้อย่างง่ายดาย

คุณเพียงแค่ต้องการให้แน่ใจว่าสิ่งต่าง ๆ (2): ที่คุณไม่ได้ระบายความร้อนออกด้านร้อนมากเกินไปเนื่องจากการถ่ายเทความร้อนขึ้นอยู่กับความแตกต่างของอุณหภูมิของทั้งสองด้าน คุณสมบัติของโมดูล TEC นั้นมีข้อ จำกัด ที่แปลกประหลาด

หากด้านร้อนไม่ร้อนพอระบบจะไม่ถ่ายโอนความร้อนและการดึงพลังงานจะต่ำ และการถ่ายเทความร้อนไม่ได้เปลี่ยนกาฝากและวิ่งออกด้านเย็นดังนั้นอาร์เรย์ทั้งหมดจึงเป็นเพียงเครื่องทำความร้อน ที่สามารถละลายประสานในโมดูล TEC (Peltier)

ฉันพบสเป็คที่มีประโยชน์ที่สุดในโมดูล TEC คือช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมที่สุดสำหรับด้านร้อนและเย็น ทุกอย่างอื่นนอกจากอินพุตไฟฟ้าสามารถได้มาจากการทดลอง แต่ถ้าคุณพยายามรับ deltaT ที่ระบุโดยใช้อุณหภูมิสูงและต่ำไม่ถูกต้องคุณอาจไม่ได้รับความสามารถในการถ่ายเทความร้อนเต็มรูปแบบของโมดูล

ข้อได้เปรียบส่วนใหญ่ที่ได้รับจากโมดูล TEC ที่มีคุณภาพคือพวกมันทำงานโดยใช้ค่าอุณหภูมิที่ปรับลดลง 66C delta สามารถ 44C-100C หรือ 0C-66C

ไม่ใช่ deltaT ทั้งหมด> = 66C โมดูล TEC ที่ได้รับการจัดอันดับจะทำงานได้ดีที่ delta 0C-66C หรือต่ำกว่า พวกเขาอาจให้การถ่ายเทความร้อนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เดลต้า 44C-100C เครื่องทำความเย็นด้านเย็นจะทำให้ระบบเป็นที่ต้องการมากขึ้น

นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องมีการใช้สารประกอบอินเตอร์เฟสการถ่ายเทความร้อนระหว่างโมดูล TEC กับสิ่งที่พวกมันเชื่อมต่อ ไม่มีโมดูล TEC ที่เชื่อมต่อกับบรรยากาศโดยตรง มีบางสิ่งที่อยู่ด้านข้างของโมดูล Peltier เสมอ

ฉัน 'ไม่สามารถ' ได้รับผลลัพธ์ที่น่าพอใจโดยตรงซ้อน 12712 เข้าสู่ด้านร้อนของ 12706

ประมาณปี 2009 ฉันเตรียม cryocooler หนึ่งตัวโดยใช้สแต็ค Peltier แบบ 3 ขั้นตอนและตัวระบายความร้อน videocard PC แบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่ใหญ่ที่สุดที่มีท่อความร้อน 7 ท่อ (คุณสามารถค้นหาสิ่งพิมพ์สำหรับเครื่องมือไอโอดีน ROFLEX)

ต่อมาลูกค้าต้องการสร้างสำเนาเพิ่มเติมที่อยู่รอบตัวฉันและขอให้โรงงานแผ่น Peltier ทำสิ่งที่เขาควรใช้เครื่องทำความเย็นอากาศ คำตอบฉันภูมิใจที่ได้ยินคือ - ด้วยเกล็ดเลือดของเราเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำให้อะไรเย็นลงโดยใช้เครื่องทำความเย็นอากาศทุกชนิด แค่ปัญหาที่ Peltier ไม่ใช่การไหลของความร้อน แต่เป็นความเข้มการไหลของความร้อนเหนือหม้อน้ำที่มีพื้นที่สัมผัสของตารางเซนติเมตร เกล็ดเลือดมีขนาดค่อนข้างเล็กประมาณ 4x4 หรือ 2x2 ซม. ดังนั้นความร้อน 100W จึงมีมากกว่า

อันที่จริงเกล็ดเลือดแบบ 3 คาสเคดในกรณีของฉันให้เอนเท็มเพลตที่ต่างกัน 116 C สิ่งที่อยู่ใกล้กับนักเรียนประจำทางทฤษฎีดังนั้นฉันจึงต้องสร้างความเสถียรลบ 45 องศาเซลเซียสที่ภูมิอากาศเขตร้อน

ปีนี้ฉันต้องได้รับมากกว่านี้ -100C สำหรับ 1 cm3 โดยหม้อน้ำระบายความร้อนด้วยน้ำที่ไม่ใช่เมื่อ + 50C อากาศจะเป็นเป้าหมายในนั้น ในขณะที่ฉันไม่แน่ใจว่ามันเป็นไปได้ทั้งหมด

ฉันกำลังเขียนสิ่งนี้เพื่อรับรองว่า -45 C เป็นไปได้จริง ๆ แต่ไม่ลึกมากนัก ทฤษฎีกล่าวว่าเกร็ดเลือด 4-rth มากกว่าสามจะสร้างความเสียหายกระบวนการแทนที่จะเพิ่มมัน

ใช่ขายอุปกรณ์เล็ก ๆ เพื่อจุดประสงค์นี้ คุณสามารถซื้อสแต็คสำเร็จรูปพร้อมวัสดุที่เหมาะสมในแต่ละขั้นตอนเพื่อให้ปัญหาความอิ่มตัวของความร้อนลดลง (ถ้าฉันจำได้ว่าพวกเขาใช้กระบวนการที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นที่ด้านบนโดยแทนที่ Sb ลงใน BiTe) ฉันมีแผนที่จะลอง ตัวอย่างของ SH21Pd97 ภายใต้ความกดดันลงไปใกล้กับอุณหภูมิอุณหภูมิและดูว่าความต้านทานลดลงอย่างกระทันหันและทำซ้ำการทดลองเดียวกันกับ Bi-2223 เป็นตัวควบคุมด้วยการปรับแต่งสองสามครั้งในภายหลังซึ่งอาจเพิ่ม Tc ได้ถึง 20% อาจจะมีการปรับปรุงด้วยเลเซอร์ผ่านเลเซอร์ IR ที่ปรับค่า