공냉을 위한 냉동 장비 및 복합 단지는 일상 생활에서 없어서는 안될 요소입니다. 그러나 냉매를 기반으로 한 표준 체적 설계는 예를 들어 냉장고 백과 같은 모바일 애플리케이션에는 적합하지 않습니다. 이러한 경우 Peltier 효과를 기반으로 하는 장치가 사용되며 이에 대해서는 이 자료에서 자세히 설명합니다.
펠티에 소자 또는 열전 냉각기는 p형 및 n형 전도성을 가진 두 소자의 열전쌍을 기반으로 하며, 이 열전대는 정류 구리판으로 연결됩니다. 부품은 대부분의 경우 비스무트, 텔루르, 안티몬 및 셀레늄으로 만들어집니다. 이러한 장치는 가정용 냉각 시스템에 사용되며 에너지 생성 기능도 있습니다.
뭐야
이 현상과 Peltier라는 용어는 1834년 프랑스 과학자 Jean-Charles Peltier가 발견한 것을 암시합니다. 발견의 본질은 전류가 흐르는 두 개의 서로 다른 방향의 전도체 사이의 접촉이 있는 영역에서 열이 지속적으로 방출되거나 흡수된다는 것입니다.
고전 이론은 이 현상을 다음과 같이 설명합니다. 전자는 전도도 수준이 다른 금속 전도체의 접촉 전위차에 따라 전류를 통해 금속 사이를 이동하고 가속하거나 감속합니다. 따라서 펠티에 요소는 운동 에너지를 열 에너지로 변환하는 데 기여합니다.
두 번째 도체에서는 기본 물리 법칙에 따라 에너지 보충이 필요한 반대 효과가 발생합니다. 이 상황은 열 진동 과정으로 인해 발생하며 그 결과 두 번째 도체의 금속이 냉각됩니다.
현대 기술의 도움으로 열전 효과가 최대인 펠티에 모듈을 제조할 수 있습니다.
설계 및 작동 원리
최신 펠티에 모듈은 두 개의 절연판으로 구성되어 있으며 열전대가 그 사이에 엄격한 순서로 연결되어 있습니다. 기능에 대한 더 나은 이해를 위한 이 요소의 표준 다이어그램이 그림에 나와 있습니다.
디자인 요소 지정:
- A - 전원 공급 장치에 연결하는 접점.
- B - 뜨거운 표면;
- C - 차가운면;
- D - 구리 도체;
- E - p 접합 반도체;
- F - n형 반도체.
소자는 극성에 따라 양면이 p-n 또는 n-p 접합과 접촉하도록 만들어집니다. pn 접점이 가열되고 np 온도가 감소합니다. 결과는 요소 끝에서 DT의 온도 차이입니다. 이 효과는 모듈의 요소 사이를 이동하는 열 에너지가 극성에 따라 온도 영역을 조절함을 의미합니다. 극성이 바뀌면 뜨거운 표면과 차가운 표면이 바뀝니다.
기술적 인 특성
Peltier 요소의 기술 매개변수는 다음 값을 가정합니다.
- 냉각 용량(Qmax) - 전류 제한과 모듈 끝 사이의 온도 차이를 기반으로 계산됩니다. 측정 단위는 와트입니다.
- 온도 차이 한계(DTmax) - 도 단위로 측정되며 이 특성은 최적 조건에 대해 제공됩니다.
- Imax - 더 큰 온도 차이를 제공하는 데 필요한 전류의 제한 전력.
- Umax - 전류 Imax가 최대 온도차 DTmax를 달성하는 데 필요한 제한 전압.
- 저항 - 옴 단위로 측정한 장치의 내부 저항.
- COP는 소비 전력에 대한 냉각 전력의 비율을 반영하는 효율 계수 또는 펠티에 모듈 효율입니다. 장치의 기능에 따라 저렴한 장치의 경우 수치는 0.3-0.35 범위이고 더 비싼 모델의 경우 최대 0.5입니다.
이동식 펠티에 소자의 장점은 작은 크기, 공정의 가역성, 휴대용 발전기 또는 냉장고로 사용할 수 있다는 점입니다.
모듈의 단점은 높은 비용, 3% 이내의 낮은 효율, 높은 전력 소비 및 온도차를 지속적으로 유지해야 하는 필요성입니다.
신청
펠티에 모듈의 플레이트는 효율이 낮다는 점을 감안하더라도 측정, 컴퓨팅 기기는 물론 휴대용 가전제품에도 널리 사용된다. 다음은 모델이 필수적인 부분인 장치 목록입니다.
- 휴대용 냉동 장치;
- 소형 발전기;
- PC 및 랩톱의 냉각 콤플렉스;
- 식수의 가열 및 냉각을 위한 냉각기;
- 제습기.
연결 방법
Peltier 모듈을 직접 연결할 수 있으며 많은 시간과 노력이 필요하지 않습니다. 장치의 사용 설명서에 지정된 출력 접점에 DC 전압을 적용해야 합니다. 빨간색 선은 플러스에 연결되고 검정색은 마이너스에 연결됩니다.극성을 반대로 하면 가열된 표면과 냉각된 표면이 반대로 됩니다.
연결하기 전에 요소의 작동을 확인하는 것이 좋습니다. 장치를 테스트하는 간단하고 안정적인 방법 중 하나는 촉각 방법입니다. 이렇게 하려면 장치를 전류 소스에 연결하고 다른 접점을 만집니다. 제대로 작동하는 장치에는 따뜻한 접점과 냉각 접점이 있습니다.
멀티 미터와 라이터로 확인할 수도 있습니다. 이렇게하려면 프로브를 장치의 접점에 연결하고 라이터를 한쪽으로 잡고 멀티 미터 판독 값을 관찰하십시오. Peltier 소자가 표준 모드에서 작동하는 경우 가열 프로세스는 한쪽에 전류를 생성하고 전압 판독값은 멀티미터 화면에 표시됩니다.
자신의 손으로 펠티에 요소를 만드는 방법
펠티에 요소는 저렴한 비용과 작업 가능한 요소를 만들기 위한 특별한 지식이 필요하기 때문에 집에서 만들기가 비효율적입니다. 그러나 자신의 손으로 효과적인 모바일 열전 발전기를 조립할 수 있으므로 시골집이나 캠핑 여행에서 편리합니다.
전압을 안정화하려면 IC 칩 L6920에 표준 변환기를 직접 구축해야 합니다. 장치의 입력에 0.8-5.5V의 전압을 공급해야하며 출력에서 5V를 생성합니다.이 값은 표준 모드에서 모바일 장치의 배터리를 충전하기에 충분합니다. 표준 전자 펠티에 장치를 사용하는 경우 가열된 표면의 온도 제한을 150도로 제한해야 합니다. 온도 조절을 쉽게 하려면 끓는 물 냄비를 사용하는 것이 좋습니다. 그러면 모델이 100도 이상으로 가열되지 않습니다.
펠티에 플레이트는 현대 가전 제품을 냉각하는 데 널리 사용되며, 에어컨에서는 특히 열 체제를 안정화하고 강력한 프로세서를 냉각하는 데 장치의 효과가 입증되었습니다.펠티에 요소를 기반으로 하는 효율적인 이동식 냉장고는 종종 집에서 여름 별장이나 자동차용으로 만들어 라디에이터에 전원을 공급합니다. 공정의 가역성으로 인해 수제 요소는 전기 공급원이 없는 지역에서 이동식 소형 발전소의 역할에 사용됩니다.
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