Елемент Пельт’є він же термоелектричний модуль
Трохи теорії.
Одиничним елементом термоелектричного модуля (ТЕМ) є термопара, що складається з двох різнорідних елементів з p – і n – типом провідності. Елементи з’єднуються між собою за допомогою комутаційної пластини з міді. В якості матеріалу елементів традиційно використовуються напівпровідники на основі вісмуту, телуру, сурми і селену.
Термоелектричний модуль (Елемент Пельтьє) являє собою сукупність термопар, електрично з’єднаних, як правило, послідовно. У стандартному термоелектричному модулі термопари містяться між двох плоских керамічних пластин на основі оксиду або нітриду алюмінію. Кількість термопар може змінюватися в широких межах – від одиниць до сотень пар, що дозволяє створювати ТЕМ практично будь холодильної потужності – від десятих часток до сотень ват.
При проходженні через термоелектричний модуль постійного електричного струму між його сторонами утворюється перепад температур -одна сторона (холодна) охолоджується, а інша (гаряча) нагрівається. Якщо з гарячою боку ТЕМ забезпечити ефективний відвід тепла, наприклад, за допомогою радіатора, то на холодній стороні можна отримати температуру, яка буде на десятки градусів нижче температури навколишнього середовища. Ступінь охолодження буде пропорційною величині струму. При зміні полярності струму гаряча і холодна сторони міняються місцями.
Практика.
Елементи Пельте широко використовуються в системах охолодження. Але не багато хто знає про їх іншому властивість – виробляти енергію. Вивчення цих можливостей і присвячена дана лабораторна робота.
50*50 мм елемент, встановлений між двома алюмінієвими брусками. Попередньо їх поверхні притерты і змащені пастою КПТ. В одному з брусків просвердлені наскрізні отвори, через які пропущена мідна трубка, для водяного охолодження. Ось, що вийшло:
Підключаємо воду до охолоджувача на одній стороні елемента Пельтьє, а іншу ставимо на конфорку. До виходу елемента підключаємо 10Вт 6 вольтовою лампочку. Результат – наш генератор працює !
Досвід доводить, що елемент Пельтьє добре виробляє електрику. Лампочка горить досить яскраво, напруга близько 4.5 вольта.
Нагрівання до 160 градусів виявився не оптималенлен, при 120 градусах результат був гірше всього на 10%.
Температура охолоджуючої рідини на виході десять градусів, на вході на один градус менше. Судячи з такими результатами, вода, для охолодження, не так вже необхідна…
За допомогою елементів Пельтьє можна видобувати електрику в експедиції, в турпоході, на мисливському зимовище, словом в будь-якому місці, де це може знадобитися. Природно, при наявності дров або яскравого сонця, ну і обов’язково кмітливості.
Використання термоелектричного модуля.
Такий термоелектричний генератор чудово пам’ятають ті, хто пам’ятає радянські радгоспи і колгоспи. Кажуть, що у війну німці не могли зрозуміти, як партизани можуть довго вести радіопередачі з обложеного лісу.
Так, як кажуть – якщо б нашим вченим платили гроші, то вони б iphone ще в `85 винайшли б ! :-)
Термоелектричний холодильник
Термоелектричний холодильник (варіант 2)
Термоелектричний холодильник (варіант 3)
Автомобільний охолоджувач для баночных напоїв
Кулер для питної води
Термоелектричний кондиціонер для кабіни КАМАЗа
У такій “кухлик” наливається вода, ставиться на вогонь і, будь ласка, підзаряджай мобільник. Весь секрет у дні, там “заритий” Пельтьє
Давайте докладніше про цю конструкції.
В даний час зростає інтерес до використання термоелектричних генераторних модулів у побутових пристроях. У першу чергу це стосується можливості живлення малопотужних споживачів електроенергії – радіоприймачі, мобільні та супутникові телефони, портативні комп’ютери, пристрої автоматики і т. п. від наявних джерел тепла. Термоелектричний генератор, в якому відсутні обертові, що труться, і які-небудь інші зношуються частини, дозволяє безпосередньо отримувати електрику з будь-якого джерела тепла: вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння, гарячої води геотермальних джерел, “непридатного” тепла ТЕЦ і т. п. Керуючись досвідом, отриманим при створенні промислових термоелектричних генераторів (ТЕГ) різної потужності – від декількох Ватів до декількох кіловатів ІПФ КРИОТЕРМ приступила до серійного виробництва побутового ТЕГ номінальною потужністю 8 Вт. Конструктивно генератор виконаний у вигляді алюмінієвого ковшика з внутрішнім об’ємом близько 1 л у донній частині якого встановлені генераторні модулі виробництва ІПФ Криотерм.
Необхідний для роботи генератора перепад температур досягається при розігріві ковшика, наприклад, полум’ям багаття. Вода, що нагрівається всередині ковшика може йти на приготування їжі або на інші цілі. Даний генератор в першу чергу призначений для використання в глухих, важкодоступних місцях для підзарядки елементів живлення індивідуальних засобів зв’язку і навігації, освітлення і т. п. Він незамінний для мисливців, туристів, моряків, співробітників рятувальних та спеціальних служб, змушених тривалий час знаходиться далеко від джерел центрального енергопостачання.
Перевагою генератора є мала вага і обсяг, висока питома генеруюча потужність, функціональність і висока надійність. Конструкція генератора виключає можливість його перегріву при правильному використанні. В якості додаткової опції до генератора пропонується ступінчастий стабілізатор напруги з діапазонами 3 В – 6 В – 9В -12В і перехідники для зарядних пристроїв.
ПОБУТОВИЙ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНИЙ ГЕНЕРАТОР 1TG-8
Технічна специфікація
Маса без рідини , кг, не більше 0,55
Габаритні розміри, мм
з ручкою
без ручки 250х130х110 ? 123, h=100
Внутрішній об’єм, дм3 1,0
Номінальна генеруюча потужність, Вт, не менше 8,0
Вихідна напруга, В 3,0 ? 12,0
Струм, мА 660 ? 2660
А ось ще один приклад використання .
З таких невеликих термоелектричних конденсаторів і складається генератор.
Вже зараз термоелектричні генератори (TEG) завдяки застосуванню новітніх матеріалів здатні виробляти електроенергію потужністю до 1000 Вт.
Термогенератор особливо порадує любителів динамічної їзди: адже чим вище обороти мотора, тим більше виробляється електроенергії, яка в майбутньому може використовуватися в гібридних силових установках, наприклад, для ще кращої розгінної динаміки.
Майже дві третини енергії палива в сучасних ДВЗ «відлітає» в атмосферу разом з теплом. Тому інженери BMW разом з фахівцями американського аерокосмічного агентства NASA активно працюють над технологіями перетворення теплової енергії вихлопних газів в електричну. Такі установки мають ще один позитивний ефект: додаткове нагрівання непрогрітого двигуна. Поки TEG «огортає» відрізок вихлопної труби, але в майбутньому планується інтегрувати цю систему в каталізатор, використовуючи тим самим його тепловий режим. Для більш масштабного впровадження даної технології в автомобілі доведеться модернізувати днище, розширивши в деяких місцях центральний тунель. Очікується, що подібна система вже зовсім скоро зможе давати 5-відсоткову економію палива, підвищуючи ККД двигуна внутрішнього згоряння.
Ось такий він Елемент Пельтьє або термоелектричний модуль!
