Peralatan pendingin dan sistem pendingin udara adalah elemen penting dalam kehidupan sehari-hari. Namun, desain volumetrik berbasis refrigeran standar tidak cocok untuk aplikasi seluler seperti tas pendingin. Dalam kasus seperti itu, perangkat yang didasarkan pada pengoperasian efek Peltier digunakan, yang akan kita bahas secara rinci dalam materi ini.
Elemen Peltier atau pendingin termoelektrik didasarkan pada termokopel dua elemen dengan konduktivitas tipe p dan n, yang dihubungkan oleh pelat tembaga penghubung. Rincian dalam banyak kasus terbuat dari bismut, telurium, antimon dan selenium. Perangkat semacam itu digunakan dalam sistem pendingin domestik, mereka juga memiliki kemampuan untuk menghasilkan energi.
Isi
Apa itu
Fenomena dan istilah Peltier menunjukkan penemuan yang dibuat pada tahun 1834 oleh ilmuwan Prancis Jean-Charles Peltier.Inti dari penemuan ini adalah bahwa panas secara konstan dilepaskan atau diserap di area di mana ada kontak antara dua konduktor yang berbeda arah yang dilalui arus listrik.
Teori klasik menjelaskan fenomena ini dengan cara ini: dengan bantuan arus listrik, elektron ditransfer antara logam, mempercepat atau memperlambat, tergantung pada perbedaan potensial kontak pada konduktor logam dengan tingkat konduktivitas yang berbeda. Elemen peltier dengan demikian berkontribusi pada konversi energi kinetik menjadi panas.
Pada konduktor kedua, efek sebaliknya terjadi, di mana pengisian energi diperlukan berdasarkan hukum fisika dasar. Situasi ini terjadi karena proses osilasi termal, akibatnya logam konduktor kedua didinginkan.
Dengan bantuan teknologi modern, dimungkinkan untuk membuat modul Peltier dengan efek termoelektrik maksimum.
Perangkat dan prinsip operasi
Modul Peltier modern adalah desain di mana ada dua pelat isolator, dan termokopel dihubungkan di antara mereka dalam urutan yang ketat. Skema standar elemen ini untuk pemahaman yang lebih baik tentang fungsinya ditunjukkan pada gambar.
Penunjukan elemen struktural:
- A - kontak, yang dengannya koneksi ke sumber daya dilakukan;
- B - permukaan panas;
- C - sisi dingin;
- D - konduktor tembaga;
- E adalah semikonduktor sambungan-p;
- F adalah semikonduktor tipe-n.
Elemen dibuat sedemikian rupa sehingga kedua permukaan bersentuhan dengan sambungan p-n atau n-p, berdasarkan polaritas. Kontak p-n memanas, dan suhu n-p menurun.Akibatnya, perbedaan suhu DT muncul di ujung elemen. Efek ini berarti bahwa energi panas yang bergerak di antara elemen-elemen modul mengatur rezim suhu tergantung pada polaritasnya. Perlu juga dicatat bahwa dalam kasus perubahan polaritas, permukaan panas dan dingin berubah.
spesifikasi
Parameter teknis elemen Peltier mengasumsikan nilai berikut:
- kapasitas pendinginan (Qmax) - dihitung berdasarkan batas arus dan perbedaan suhu antara ujung modul. Satuan ukuran - Watt;
- membatasi perbedaan suhu (DTmax) - diukur dalam derajat, karakteristik ini diberikan untuk kondisi optimal;
- Imax adalah arus listrik maksimum yang diperlukan untuk memberikan perbedaan suhu yang lebih besar;
- batas tegangan Umax, yang diperlukan untuk arus listrik Imax untuk mencapai perbedaan suhu maksimum DTmax;
- Resistansi - resistansi internal perangkat, diukur dalam Ohm;
- COP adalah koefisien efisiensi atau efisiensi modul Peltier, yang mencerminkan rasio pendinginan dan konsumsi daya. Tergantung pada fitur perangkat, untuk perangkat murah, indikatornya berada di kisaran 0,3-0,35, untuk model yang lebih mahal bervariasi hingga 0,5.
Keuntungan dari elemen Peltier bergerak adalah dimensi kecil, reversibilitas proses, serta kemungkinan menggunakannya sebagai generator listrik portabel atau lemari es.
Kerugian dari modul ini adalah biaya tinggi, efisiensi rendah dalam 3%, biaya energi tinggi dan kebutuhan untuk terus-menerus menjaga perbedaan suhu.
Aplikasi
Bahkan dengan mempertimbangkan koefisien efisiensi yang rendah, pelat dalam modul Peltier banyak digunakan dalam pengukuran, perangkat komputasi, serta pada peralatan rumah tangga portabel. Berikut adalah daftar perangkat di mana model merupakan bagian integral:
- perangkat pendingin portabel;
- generator listrik kecil;
- kompleks pendingin di PC dan laptop;
- pendingin untuk memanaskan dan mendinginkan air minum;
- pengering udara.
Bagaimana menghubungkan
Anda dapat menghubungkan modul Peltier sendiri, tidak memerlukan banyak waktu dan tenaga. Kontak keluaran harus disuplai dengan tegangan konstan, yang ditunjukkan dalam petunjuk pengoperasian perangkat. Kabel merah terhubung ke positif dan kabel hitam terhubung ke negatif. Perhatikan bahwa ketika polaritas dibalik, permukaan yang dipanaskan dan didinginkan akan bertukar tempat.
Sebelum menghubungkan, disarankan untuk memeriksa pengoperasian elemen. Salah satu cara sederhana dan andal untuk memeriksa perangkat adalah metode taktil: untuk ini Anda perlu menghubungkan perangkat ke sumber arus listrik dan menyentuh kontak yang berbeda. Dalam perangkat yang berfungsi normal, beberapa kontak akan menjadi hangat, sementara yang lain akan menjadi dingin.
Anda juga dapat memeriksa dengan multimeter dan korek api. Untuk melakukan ini, Anda perlu menghubungkan probe ke kontak perangkat, bawa pemantik ke satu sisi dan amati pembacaan multimeter. Jika elemen Peltier beroperasi dalam mode standar, selama proses pemanasan, arus listrik akan dihasilkan di satu sisi, dan data tegangan akan ditampilkan di layar multimeter.
Cara membuat elemen peltier do-it-yourself
Elemen Peltier tidak praktis untuk diproduksi di rumah karena biayanya yang rendah dan perlunya pengetahuan khusus untuk membuat elemen yang bisa diterapkan. Namun, Anda dapat merakit generator termoelektrik seluler yang efisien dengan tangan Anda sendiri, yang akan berguna di pedesaan atau dalam perjalanan berkemah.
Untuk menstabilkan tegangan listrik, Anda harus merakit sendiri konverter standar pada chip IC L6920. Tegangan 0,8-5,5 V harus diterapkan ke input perangkat, dan pada output akan menghasilkan 5 V, nilai ini cukup untuk mengisi baterai perangkat seluler dalam mode standar. Jika perangkat Peltier elektronik standar digunakan, maka perlu membatasi batas suhu permukaan yang dipanaskan hingga 150 derajat. Untuk kemudahan kontrol suhu, disarankan untuk menggunakan ketel dengan air mendidih, maka model tidak akan memanas lebih dari 100 derajat.
Pelat Peltier banyak digunakan untuk mendinginkan peralatan rumah tangga modern, di AC, efektivitas perangkat telah terbukti, khususnya, untuk menstabilkan rezim termal dan mendinginkan prosesor yang kuat. Atas dasar elemen Peltier, lemari es bergerak yang efektif sering dibuat di rumah untuk pondok musim panas atau mobil, menyalakan radiator. Karena reversibilitas proses, elemen buatan sendiri digunakan sebagai pembangkit listrik kecil bergerak di daerah tanpa sumber listrik.
Artikel serupa:
