термоелектричні модулі

Пооворім про термоелектричних модулях.

Що таке ефект Пельтьє і термоелектричний модуль?
Ефект Пельтьє був відкритий французом Жаном-Шарлем Пельтьє (1785-1845 р) в 1834 році. При проведенні одного з експериментів він пропускав електричний струм через смужку вісмуту, з підключеними до неї мідними провідниками. В ході експерименту він виявив, що одне з'єднання вісмут-мідь нагрівається, інше - остигає.

Як приклад розглянемо TEC-12709 (136.8W)

Технічні характеристики:
Umax (В): 15.2
I max A: 9
?Tmax Qcmax = 0 (?): 66
Th = 27?
Розміри (мм): 40 × 40 × 3.4
Опір (Ом): 1.3

1.5
Що означають всі ці дані?
в самій назві абревіатура ТермоЕлектріческійМодуль,
127 кількість елементів всередині модуля, 09 це робочий струм, 9 Ампер.
66 градусів це різниця температур яка може бути досягнута при ідеальних умовах.
в даному випадку вказано 27.
Виходячи з нескладних обчислень якщо на гарячій стороні ми зможемо підтримувати 27 градусів, на холодній можна отримати -39.

В реальності різниця буде менше, тому що дуже складно відводити стільки тепла,
про це в експериментах.
40 × 40 × 3.4 це все зрозуміли розміри, бувають розміри від 1мм сторона до 70-80,
Товщина буває від 3 до 5 мм, тому є складнощі в ефективній термоізоляції сторін.

Варіанти виконання модулів

Складовою модуль.
кожен наступний модуль менше, прикладений гарячої стороною до холодної попереднього,
відповідно різниця температур буде відносно холодної сторони першого модуля.
Таким чином отримують наднизькі температури.

Холодильник для вина

Охолоджувач для банок

Під час користування для охолодження процесорів

і звичайно вже всім надокучили термогенератор на гасової лампи.

його складові частини, термомодуля і масивний радіатор для охолодження

Вихідна мошность цього термогенератора 2 вати.
Нещодавно в Москві такий генератор був придбаний на сайті любителів
старих радіоприймачів за 32 000 рублей.
Вкласти стільки грошей в отримання 2 вати це потрібно бути фанатом.

Не забуває промисловість і про туристів, цілком реально знайти казанки і коновки
від яких можна заряджати.
вітчизняний розробник

Обіцяє нам на виході 8 ват.
І виробник з Японії

Є варіанти серйозніше, у вигляді печі.

Характеристики печі:
Вихідна електрична потужність Вт 50
Вихідна напруга В 12
Ціна в Україні 16200 грн. (Люди схаменіться, жадібність погубить!)

Замість печі можна придбати окремо сам термомодуля
знову ж наш

Довжина 290 мм
Ширина 100 мм
Висота 100 мм
Маса не більше 4,5 кг
Вихідна напруга 9 В
Вихідна потужність не менше 2,0 Вт

Компактність таких модулів досягнута тим, що частина виробленої енергії йде на роботу охолоджуючих вентиляторів, а саме тепло відводиться радіаторами з тепловими трубками. Інакше все це було б обвішали десятками кілограмів охолоджуючих радіаторів.

Є вже готові збірки модулів з радіаторами, при використанні пасивної системи охолодження радітори виходять величезними

Переходимо до термопар СВІМ руками.
Багато хто й не раз бачили опис дослідів з кухлем і цією картинкою.

Термоелектрика дуже цікава.
Тому багато з'являється нечистих на руку людей що б здерти денюжку
з бюджету на це.
ККД термомодулів в режимі генерації модулів дуже низький 2.5-3%
А на кожен ват одержуваної енергії йде приблизно 0.5-1 кг радіаторів охолодження.
Витяги з проекту:
Електричний струм в Термогенератор буде вироблятися за рахунок різниці температур. За словами вчених, щоб почався рух електронів, досить різниці в 30 градусів, яка виникає між нагрівачем: вихлопною трубою і охолоджуючим елементом.
«За нашими оцінками, вихідна потужність термогенератора може досягти 750 Ватт. Це можна порівняти з потужністю генераторів, які зараз використовуються в автомобілі »- сказав молодший науковий співробітник.
Випуск наноструктурованих елементів Пельтьє буде організований в Зеленограді корпорацією РОСНАНО
На реалізацію проекту планує витратити п'ять мільярдів рублів.

Ніхто не дочув, п'ять мільярдів рублів.
Явно гроші подерибанити ті хто запросив і ті хто виділив.
750 ват це теж дуже круто, при тому що на найновіших автомобілях BMW
вже ставлять такі модулі, але вони виробляють 20 ват всього.
Може тому що вони не хочуть на машині возити півтонни радіаторів?
Через кілька років скажуть як зазвичай, ми освоїли всі гроші, але нічого не вийшло.
Може простіше на такі гроші купувати BMW і відривати у них ці перетворювачі,
дешевше адже вийде!

Тепер мої експерименти.
Фото не дуже багато тому що вони померли разом з диском 1ТБ.
(Спи спокійно любий друже! З собою ти забрав 8 років праць, архівів і фотографій)

Фото моїх модулів.

Спочатку планувалися експерименти отримати негативні температури на радіаторі,
а вироблення електрики попутні дослідження.
Керуючись правилом: якщо робити, то робити добре!
Для максимального ефекту вирішив використовувати радіатори з мідною підошвою і кольором,
для кращого тепловідведення, які були куплені на радіоринку за 30 грн. за шт.
На токарному верстаті 16К20 (річ!) Повстяним колом відполірувати підстави радіаторів
до дзеркального блиску, вийшло мідне дзеркало.

Спочатку хотів тільки прибрати подряпини, але захопився. ))
На фото видно відображення п'ятачка і всього що потрапило в кадр.
Збоку залишки пасти Гої.
Досліди проводилися влітку, при температурі +38, так що значного охолодження
чекати не доводилося.
Поверхні виявилися настільки ідеально рівними, що підтвердився шкільний курс фізики
про взаємне притягання молекул різних тел.
На фото злегка притерті поверхні через молекулярного тяжіння тримаються і не падають,
а вага радіатора майже 500 грам.

Використовується модуль TEC-12709 як найоптимальніший по співвідношенню ціна-потужність.
Блок живлення від приставки Xbox 360, вихід 12V, 16A.
Ідеальний варіант для будь-яких експериментів.

Далі саморобки, поверхні змащені термопастой і притягнуті саморобними хомутами.

Перший експеримент був не дуже вдалим, але підтвердив теорію.
Як виявилося, температура холодного радіатора не знизилася нижче +27 градусів.
Причиною тому масивний радіатор для охолодження і кулер який видуває весь холод.
Гарячий радіатор не дивлячись на його масивність і кулер нагрівся до +60 градусів.
Так тривало хвилин 10, потім стало ще гірше +72, гарячий не справлявся з охолодження і почав через сам термоелемент нагрівати радіатор який за визначенням повинен бути холодним.
Звідси і підтвердилися мої здогадки і припущення,
Гарячий радіатор повинен бути або в 5 разів масивніше холодного з примусовим охолодженням, або бути на якісних теплових трубках.
Далі було вирішено зменшити радіатор холодний до рівня який зазвичай використовується в
переносних холодильниках, а охолоджує радіатор замінити.
А так як радіатор міняти було нема на що, він просто лежав в мисці з холодною водою.
При температурі навколишнього повітря +38, холодний радіатор дотягнув до 0 градусів.
далі вода почала нагріватися в мисці і відповідно почала зростати на холодній стороні.
На фото видно конденсат танення інею і пориста прокладка яку використовував що б ефективніше відокремити тепло і холод.

Експеримент другий.
Маленький радіатор цієї конструкції нагрівався на газовій печі, а радіатор охолодження був
підключений до блоку живлення для охолодження кулером.
Щоб уникнути розплаву паяних елементів всередині модуля не нагрівався вище 130 градусів.
Як і передбачалося охолодження не справлялося, це з масивним радіатором 500 гр. і
ще охолодження кулером.
Привіт Кострова модулю на паличці вагою 30-40 гр. радіатора для охолодження. ))))
Пробував уздовж ребер радіатора проливати холодну воду для доп. охолодження, яка стікала в мисочку біля пальника. Таких фото не було точно, тому що 4 і 5 рук у мене ще не виросло.
З шаманством холодною водою результати такі, напруга видало 2.6 вольта,
струм не міряв, але думаю не більше 500-550 мАч.
В загалом не перегріваючи модуль теоритически можна зняти 2-3 вата потужності при нормальному охолодженні.
У планах зібрати конструкцію з 10 модулів.

Мораль всієї байки така:
Хоч і модулі Пельтьє мають дуже низький ККД на рівні 3%,
але не мають ніяких рухомих частин, тому при правильному налаштуванні,
розташуванні біля печі і охолодженні,
можуть виробляти електрику хоч і не багато, але протягом десятків років.

(Модуль Платье, термогенератор, термомодуля, термопара своїми руками, Термопари, термоелектрика, термоелектричні модулі, Елемент Платье, ефект Платье, ККД)