पेल्टियर तत्व, उपकरण और संचालन का सिद्धांत क्या है

एयर कूलिंग के लिए प्रशीतन उपकरण और कॉम्प्लेक्स रोजमर्रा की जिंदगी में अपरिहार्य तत्व हैं। हालांकि, रेफ्रिजरेंट पर आधारित मानक वॉल्यूमेट्रिक डिजाइन मोबाइल एप्लिकेशन के लिए उपयुक्त नहीं हैं, उदाहरण के लिए रेफ्रिजरेटर बैग में। ऐसे मामलों में, पेल्टियर प्रभाव पर आधारित उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जिनके बारे में हम इस सामग्री में विस्तार से चर्चा करेंगे।

पेल्टियर तत्व या थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर पी- और एन-प्रकार की चालकता वाले दो तत्वों के थर्मोकपल पर आधारित होता है, जो एक कम्यूटेशन कॉपर प्लेट से जुड़े होते हैं। भाग ज्यादातर मामलों में बिस्मथ, टेल्यूरियम, सुरमा और सेलेनियम से बने होते हैं। ऐसे उपकरणों का उपयोग घरेलू अनुप्रयोगों के लिए शीतलन प्रणाली में किया जाता है, और उनमें ऊर्जा उत्पन्न करने की क्षमता भी होती है।

यह क्या है

घटना और शब्द पेल्टियर 1834 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक जीन-चार्ल्स पेल्टियर द्वारा की गई एक खोज का सुझाव देते हैं। खोज का सार यह है कि गर्मी लगातार उस क्षेत्र में जारी या अवशोषित होती है जहां दो अलग-अलग निर्देशित कंडक्टरों के बीच संपर्क होता है, जिसके माध्यम से विद्युत प्रवाह होता है।

शास्त्रीय सिद्धांत इस घटना को इस तरह से समझाता है: विद्युत प्रवाह के माध्यम से धातुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित किया जाता है, गति या धीमा, चालकता के विभिन्न स्तरों के साथ धातु कंडक्टर पर संपर्क संभावित अंतर के आधार पर। इस प्रकार पेल्टियर तत्व गतिज ऊर्जा को तापीय ऊर्जा में बदलने में योगदान करते हैं।

दूसरे कंडक्टर पर, विपरीत प्रभाव होता है, जहां भौतिकी के मौलिक नियम के आधार पर ऊर्जा की पुनःपूर्ति की आवश्यकता होती है। यह स्थिति तापीय दोलन की प्रक्रिया के कारण उत्पन्न होती है, जिसके परिणामस्वरूप दूसरे चालक की धातु ठंडी हो जाती है।

आधुनिक तकनीक की मदद से अधिकतम थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव वाले पेल्टियर मॉड्यूल का निर्माण संभव है।

डिजाइन और संचालन का सिद्धांत

आधुनिक पेल्टियर मॉड्यूल दो इन्सुलेटर प्लेटों के साथ एक निर्माण है, जिसमें थर्मोकपल उनके बीच एक सख्त क्रम में जुड़े हुए हैं। इसके कामकाज की बेहतर समझ के लिए इस तत्व का एक मानक आरेख चित्र में दिखाया गया है।

डिजाइन के तत्वों का पदनाम:

• ए - संपर्क, जिसके द्वारा बिजली की आपूर्ति का कनेक्शन बनाया जाता है;
• बी - गर्म सतह;
• सी - ठंडा पक्ष;
• डी - तांबे के कंडक्टर;
• ई - पी-जंक्शन अर्धचालक;
• एफ - एन-प्रकार अर्धचालक।

तत्व इस प्रकार बनाया गया है कि दोनों सतहें ध्रुवता के आधार पर p-n या n-p जंक्शनों के संपर्क में हैं। p-n संपर्कों को गर्म किया जाता है और n-p तापमान कम किया जाता है। परिणाम तत्व के सिरों पर डीटी का तापमान अंतर है। इस प्रभाव का मतलब है कि थर्मल ऊर्जा, जो मॉड्यूल के तत्वों के बीच चलती है, ध्रुवीयता के आधार पर तापमान शासन को नियंत्रित करती है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि यदि ध्रुवता उलट जाती है, तो गर्म और ठंडी सतहें बदल जाती हैं।

तकनीकी विशेषताओं

पेल्टियर तत्व के तकनीकी पैरामीटर निम्नलिखित मान मानते हैं:

• शीतलन क्षमता (क्यूमैक्स) - वर्तमान सीमा और मॉड्यूल के सिरों के बीच तापमान अंतर के आधार पर गणना की जाती है। माप की इकाई वाट है;
• तापमान अंतर सीमा (DTmax) - डिग्री में मापा जाता है, यह विशेषता इष्टतम स्थितियों के लिए दी जाती है;
• Imax - अधिक तापमान अंतर प्रदान करने के लिए आवश्यक विद्युत प्रवाह की सीमित शक्ति;
• Umax - अधिकतम तापमान अंतर DTmax प्राप्त करने के लिए विद्युत प्रवाह Imax के लिए आवश्यक सीमित वोल्टेज;
• प्रतिरोध - डिवाइस का आंतरिक प्रतिरोध, ओम में मापा जाता है;
• सीओपी दक्षता कारक या पेल्टियर मॉड्यूल दक्षता है, जो उपभोग की गई शक्ति के लिए शीतलन शक्ति के अनुपात को दर्शाता है। डिवाइस की विशेषताओं के आधार पर, सस्ते उपकरणों के लिए यह आंकड़ा 0.3-0.35 की सीमा में है, अधिक महंगे मॉडल के लिए यह 0.5 तक भिन्न होता है।

एक मोबाइल पेल्टियर तत्व के फायदे इसके छोटे आकार, प्रक्रिया की प्रतिवर्तीता, साथ ही इसे पोर्टेबल पावर जनरेटर या रेफ्रिजरेटर के रूप में उपयोग करने की संभावना है।

मॉड्यूल के नुकसान उच्च लागत, 3% के भीतर कम दक्षता, उच्च बिजली की खपत और तापमान अंतर को लगातार बनाए रखने की आवश्यकता है।

आवेदन पत्र

कम दक्षता कारक पर विचार करते हुए, पेल्टियर मॉड्यूल में प्लेटों का व्यापक रूप से मापने, कंप्यूटिंग उपकरणों के साथ-साथ पोर्टेबल घरेलू उपकरणों में भी उपयोग किया जाता है। यहां उन उपकरणों की सूची दी गई है जिनमें मॉडल एक अभिन्न अंग हैं:

• पोर्टेबल प्रशीतन इकाइयां;
• छोटे बिजली जनरेटर;
• पीसी और लैपटॉप में कूलिंग कॉम्प्लेक्स;
• पीने के पानी को गर्म करने और ठंडा करने के लिए कूलर;
• डीह्यूमिडिफायर।

कनेक्ट कैसे करें

आप पेल्टियर मॉड्यूल को स्वयं कनेक्ट कर सकते हैं, इसके लिए अधिक समय और प्रयास की आवश्यकता नहीं होती है। आपको आउटपुट के संपर्कों में डीसी वोल्टेज लागू करने की आवश्यकता है, जो डिवाइस के निर्देश मैनुअल में निर्दिष्ट है। लाल तार प्लस से जुड़ा है, और काला - माइनस से।ध्यान दें कि ध्रुवीयता को उलटने से गर्म और ठंडी सतहों को उलट दिया जाएगा।

कनेक्ट करने से पहले, तत्व के संचालन की जांच करने की सिफारिश की जाती है। डिवाइस का परीक्षण करने का एक सरल और विश्वसनीय तरीका स्पर्श विधि है: ऐसा करने के लिए, डिवाइस को विद्युत प्रवाह के स्रोत से कनेक्ट करें और विभिन्न संपर्कों को स्पर्श करें। ठीक से काम करने वाली इकाई में गर्म संपर्क और ठंडे संपर्क होंगे।

आप मल्टीमीटर और लाइटर से भी जांच सकते हैं। ऐसा करने के लिए, प्रोब को डिवाइस के संपर्कों से कनेक्ट करें, लाइटर को एक तरफ पकड़ें और मल्टीमीटर रीडिंग का निरीक्षण करें। यदि पेल्टियर तत्व मानक मोड में काम करता है, तो हीटिंग प्रक्रिया एक तरफ विद्युत प्रवाह उत्पन्न करेगी और वोल्टेज रीडिंग मल्टीमीटर की स्क्रीन पर प्रदर्शित होगी।

अपने हाथों से एक पेल्टियर तत्व कैसे बनाएं

कम लागत और एक व्यावहारिक तत्व बनाने के लिए विशेष ज्ञान की आवश्यकता के कारण पेल्टियर तत्व घर पर बनाना अनुचित है। हालांकि, अपने हाथों से आप एक प्रभावी मोबाइल थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर को इकट्ठा कर सकते हैं, जो देश के घर में या कैंपिंग ट्रिप पर काम आएगा।

विद्युत वोल्टेज को स्थिर करने के लिए आपको अपने आप को IC चिप L6920 पर एक मानक कनवर्टर बनाने की आवश्यकता होगी। डिवाइस के इनपुट में 0.8-5.5 वी के वोल्टेज की आपूर्ति करना आवश्यक है, और आउटपुट पर यह 5 वी का उत्पादन करेगा, यह मान मोबाइल उपकरणों की बैटरी को मानक मोड में चार्ज करने के लिए पर्याप्त है। यदि एक मानक इलेक्ट्रॉनिक पेल्टियर डिवाइस का उपयोग किया जाता है, तो गर्म सतह की तापमान सीमा को 150 डिग्री तक सीमित करना आवश्यक होगा। तापमान नियंत्रण में आसानी के लिए, उबलते पानी के बर्तन का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, फिर मॉडल को 100 डिग्री से ऊपर गर्म नहीं किया जाएगा।

आधुनिक घरेलू उपकरणों को ठंडा करने के लिए पेल्टियर प्लेटों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, एयर कंडीशनर में, विशेष रूप से थर्मल शासन को स्थिर करने और एक शक्तिशाली प्रोसेसर को ठंडा करने के लिए डिवाइस की प्रभावशीलता साबित हुई है।पेल्टियर तत्व के आधार पर, गर्मी के कॉटेज या कारों के लिए अक्सर घर पर कुशल मोबाइल रेफ्रिजरेटर बनाए जाते हैं, जो एक रेडिएटर को शक्ति प्रदान करते हैं। प्रक्रिया की प्रतिवर्तीता के कारण, बिजली के स्रोत के बिना क्षेत्रों में मोबाइल छोटे बिजली संयंत्रों की भूमिका में घरेलू तत्वों का उपयोग किया जाता है।

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