냉장 장비 및 공랭 시스템은 일상 생활의 필수 요소입니다. 그러나 표준 냉매 기반 체적 설계는 쿨러 백과 같은 모바일 애플리케이션에는 적합하지 않습니다. 이러한 경우 Peltier 효과의 작동을 기반으로 하는 장치가 사용되며 이에 대해서는 이 자료에서 자세히 설명합니다.
Peltier 소자 또는 열전 냉각기는 연결 동판으로 연결된 p형 및 n형 전도성을 가진 두 소자의 열전대를 기반으로 합니다. 대부분의 경우 세부 사항은 비스무트, 텔루르, 안티몬 및 셀레늄으로 만들어집니다. 이러한 장치는 가정용 냉각 시스템에 사용되며 에너지를 생성할 수도 있습니다.
그것은 무엇입니까
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. 전류의 도움으로 전자는 전도도 수준이 다른 금속 도체의 접촉 전위차에 따라 금속 간에 이동하여 가속 또는 감속합니다. 따라서 펠티에 요소는 운동 에너지를 열로 변환하는 데 기여합니다.
두 번째 도체에서는 기본 물리 법칙에 따라 에너지의 보충이 필요한 반대의 효과가 발생합니다. 이 상황은 열 진동 과정으로 인해 발생하며 그 결과 두 번째 도체의 금속이 냉각됩니다.
현대 기술의 도움으로 최대 열전 효과를 갖는 펠티에 모듈을 제조할 수 있습니다.
장치 및 작동 원리
최신 Peltier 모듈은 두 개의 절연판이 있고 열전대가 그 사이에 엄격한 순서로 연결되어 있는 디자인입니다. 기능을 더 잘 이해하기 위한 이 요소의 표준 체계가 그림에 나와 있습니다.
구조 요소의 지정:
- A - 전원에 연결하는 데 도움이되는 접점;
- B - 뜨거운 표면;
- C - 차가운면;
- D - 구리 도체;
- E는 p-접합 반도체이고;
- F는 n형 반도체이다.
소자는 극성에 따라 양면이 p-n 또는 n-p 접합과 접촉하도록 만들어집니다. 접점 p-n이 가열되고 n-p 온도가 감소합니다.그 결과 소자의 끝단에 온도차(DT)가 나타난다. 이 효과는 모듈의 요소 사이를 이동하는 열 에너지가 극성에 따라 온도 영역을 조절함을 의미합니다. 또한 극성이 바뀌면 뜨거운 표면과 차가운 표면이 바뀝니다.
명세서
Peltier 요소의 기술 매개변수는 다음 값을 가정합니다.
- 냉각 용량(Qmax) - 전류 제한과 모듈 끝 사이의 온도 차이를 기반으로 계산됩니다. 측정 단위 - 와트
- 제한 온도 차이(DTmax) - 도 단위로 측정되며, 이 특성은 최적 조건에 대해 제공됩니다.
- Imax는 더 큰 온도차를 제공하는 데 필요한 최대 전류입니다.
- 전류 Imax가 최대 온도차 DTmax를 달성하는 데 필요한 제한 전압 Umax;
- 저항 - 옴 단위로 측정한 장치의 내부 저항.
- COP는 펠티에 모듈의 효율 또는 효율 계수로 냉각과 소비 전력의 비율을 반영합니다. 장치의 기능에 따라 저렴한 장치의 경우 표시기는 0.3-0.35 범위에 있으며 더 비싼 모델의 경우 최대 0.5까지 다양합니다.
모바일 펠티에 소자의 장점은 작은 치수, 공정의 가역성, 휴대용 발전기 또는 냉장고로 사용할 수 있다는 점입니다.
모듈의 단점은 높은 비용, 3% 이내의 낮은 효율, 높은 에너지 비용 및 지속적으로 온도차를 유지해야 하는 필요성입니다.
신청
낮은 효율 계수를 고려하더라도 Peltier 모듈의 플레이트는 측정, 컴퓨팅 장치 및 휴대용 가전 제품에 널리 사용됩니다. 다음은 모델이 필수적인 부분인 장치 목록입니다.
- 휴대용 냉동 장치;
- 소형 전기 발전기;
- PC 및 노트북의 냉각 콤플렉스;
- 식수를 가열 및 냉각하기 위한 냉각기;
- 공기 건조기.
연결 방법
Peltier 모듈을 직접 연결할 수 있으며 많은 시간과 노력이 필요하지 않습니다. 출력 접점에는 장치의 사용 설명서에 표시된 일정한 전압이 공급되어야 합니다. 빨간색 선은 양극에 연결되고 검은색 선은 음극에 연결됩니다. 극성이 바뀌면 가열된 표면과 냉각된 표면이 위치가 바뀝니다.
연결하기 전에 요소의 작동 가능성을 확인하는 것이 좋습니다. 장치를 확인하는 간단하고 안정적인 방법 중 하나는 촉각 방법입니다. 이를 위해서는 장치를 전류 소스에 연결하고 다른 접점을 만져야 합니다. 정상적으로 작동하는 장치에서 일부 접점은 따뜻해지고 다른 접점은 차가워집니다.
멀티 미터와 라이터로 확인할 수도 있습니다. 이렇게하려면 프로브를 장치의 접점에 연결하고 라이터를 한쪽으로 가져 와서 멀티 미터의 판독 값을 관찰해야합니다. 펠티에 소자가 표준 모드로 동작하면 가열 과정에서 한쪽에 전류가 발생하고 전압 데이터가 멀티미터 화면에 표시됩니다.
DIY 펠티에 요소를 만드는 방법
펠티에 요소는 저렴한 비용과 작업 가능한 요소를 만들기 위한 특별한 지식이 필요하기 때문에 집에서 제조하기에는 비실용적입니다. 그러나 효율적인 이동식 열전 발전기를 손으로 조립할 수 있으므로 국가 또는 캠핑 여행에서 편리합니다.
전압을 안정화하려면 L6920 IC 칩에 표준 변환기를 직접 조립해야 합니다. 0.8-5.5V의 전압이 장치의 입력에 적용되어야 하고 출력에서 5V가 생성되며 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 물이 담긴 주전자를 사용하는 것이 좋습니다. 그러면 모델이 100도 이상 가열되지 않습니다.
펠티에 플레이트는 현대 가전 제품을 냉각하는 데 널리 사용되며, 에어컨에서는 특히 열 체제를 안정화하고 강력한 프로세서를 냉각하는 데 장치의 효과가 입증되었습니다. Peltier 요소를 기반으로 효과적인 모바일 냉장고는 종종 여름 별장이나 자동차를 위해 집에서 만들어 라디에이터에 전원을 공급합니다. 프로세스의 가역성으로 인해 자체 제작 요소는 전기 공급원이 없는 지역에서 이동식 소형 발전소로 사용됩니다.
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