Элемент пельтье для холодильника: Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками | Лучшие самоделки своими руками

Содержание

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками | Лучшие самоделки своими руками

В летнее жаркое время находясь на даче или в душном офисе где нет холодильника наверняка захочется выпить охлаждённый напиток или же просто сохранить до обеда еду, чтобы не испортилась, для этого предлагаем сделать очень простой в изготовлении мини-холодильник на элементе Пельтье TEC1-12706 своими руками, изготовление такого холодильника не займёт у Вас много времени.

 

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Детали которые нужны для создания мини-холодильника:

  • Элемент Пельтье TEC1-12706 на 72 Ватта;
  • Листы пенопласта;
  • Кулер с радиатором для процессора;
  • Радиатор под размер элемента Пельтье;
  • Теплопроводный клей;
  • Двусторонний скотч;
  • Блок питания на 12В.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Как сделать холодильник на элементе Пельтье TEC1-12706, пошаговая инструкция:

Шаг 1

Намазываем теплопроводным клеем на радиаторе место где будет размещаться элемент Пельтье и прикладываем этот элемент к радиатору, затем берём радиатор поменьше, намазываем также теплопроводным клеем и приклеиваем с другой стороны элемента Пельтье.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Шаг 2

В листе пенопласта который послужит задней стенкой холодильника примерно в центре проделываем квадратное отверстие под маленький радиатор и с помощью клеевого пистолета приклеиваем болты кулера к пенопласту.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Шаг 3

Приклеиваем с помощью двухстороннего скотча сначала верхнюю и нижнюю стенки мини-холодильника, затем две боковые, но так как стенки будут двойные то сначала нужно вставить в средину внутренние стенки, которые должны быть короче наружных на толщину пенопластового листа, к приклеенным на торцы двусторонним скотчем, а затем уже ставим вторые наружные боковые стенки также приклеив на двусторонний скотч.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Затем вставляем внутрь верхнюю и нижнюю внутреннюю стенку холодильника.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Шаг 4

Делаем дверку для нашего холодильника, для этого вырезаем два прямоугольника, один должен быть вырезан по максимальному размеру сторон холодильника, а второй меньше на толщину листов пенопласта со всех 4-х сторон, чтобы он входил внутрь боковых стенок обеспечивая максимальную герметичность.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Шаг 5

В качестве крепления дверки (крепёжной петли) к боковой стенки используем скотч.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Шаг 6

Перейдём к электронике, у кулера имеется 3 проводка: красный – плюс, чёрный – минус, и синий – регуляция оборотов, последний нам не понадобится его можно отрезать.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

С помощью стяжки стягиваем 4 провода (два от кулера и два от элемента Пельтье) вместе.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

С помощью ножниц равняем провода, чтобы были одинаковой длины:

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Спаиваем провода чёрный с чёрным, красный с красным, а затем красные припаиваем к плюсовому проводу блока питания, а чёрные к минусовому, перед этим надев на них термоусадочные трубки.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Всё, мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) сделанный своими руками за короткое время готов к использованию.

При температуре в комнате 32,6 градусов, воду удалось охладить до 11,9 градусов. Предлагаем и Вам повторить данную конструкцию самодельного мини холодильника.

Мини-холодильник на элементе Пельтье (TEC1-12706) своими руками

Как сделать самодельный холодильник: инструкция по сборке

Готовый ящик уже отлично удерживает холод, однако для того чтобы он мог его вырабатывать, короб следует дополнить преобразователем холода и необходимыми для его работы элементами.

Следующий шаг – это сборка и монтаж охлаждающего узла будущего холодильника. Чтобы получить полноценно работающую технику, нужно подключить корпус к элементу Пельтье, который можно купить в любом магазине радиотехники и компьютерных комплектующих.

Принцип работы термоэлектрического преобразователя Пельтье заключается в разнице температур их верхней и нижней части. При подаче на элемент питания в 12В, ток который проходит через деталь, преобразуется в тепловое излучение (верхняя сторона) и холодный поток (нижняя сторона).

Достоинствами элемента Пельтье является отсутствие движущихся деталей, газа или жидкости. Помимо этого их работа не сопровождается шумом. Используется деталь, как в мини-холодильниках, так и в кондиционерах или кулерах питьевой воды.

Главный недостаток элемента – это его сравнительно высокая стоимость.

Нижний край элемента Пельтье и становится источником холода для самодельного холодильника. Главная технологическая задача на этом этапе заключается в передаче холода во внутреннюю часть холодильника, где устанавливается радиатор и, наоборот, отвода тепловой энергии наружу. С точки зрения физических процессов, эффективной является следующая конструкция:

  1. В боковую стенку холодильника под прямым углом монтируется алюминиевый брус. Металлическая поверхность обеспечит подачу холода внутрь корпуса.
  2. Со стороны камеры к брусу присоединяется радиатор, который распространяет холод.
  3. С внешней стороны к алюминиевой детали прикрепляется элемент Пельтье, который выделяет тепловую энергию.

Можно пойти более легким путем и посадить охладитель на клей-герметик, но это менее эффективно.

Как сделать расчет холодильника, работающего на элементах Пельтье


Для того чтобы самодельный холодильник полностью выполнял возложенные на него функции, следует произвести правильные расчеты.

Учтите, что теплопотеря холодильника зависит от разницы температуры внутри и снаружи прибора. Например, температура помещения, где стоит ларь, равняется 25 градусам. Соответственно если на холодильнике не будет установлен охладительный элемент, внутри его будут те же 25 градусов. Если добавить один элемент Пельтье с радиаторами по сторонам и усилить его кулером, то через некоторое время температура в герметичном отсеке в 30 литров понизится до 19 градусов. Как это выглядит на бумаге:

  • начертите на листке две оси. В точке их пересечения поставьте число 0. При этом горизонтальная линия — это температура, а вертикальная — мощность одного элемента Пельтье, который уравновешивает потерю тепла.
  • для наглядности на горизонтальной линии поставьте точку, которая обозначит температуру без элемента равную 25 градусам;
  • из этой точки начните вести прямую линию в сторону вертикальной оси;
  • на участке 2/3 поставьте точку, которая обозначит температурный показатель 19 градусов;
  • если отметить еще 1/3 отрезка, то температура уменьшится до 13 градусов и для этого показателя понадобится уже два элемента. Каждая последующая деталь понижает температуру на 6 градусов.

Для охлаждения воздуха в небольшом домашнем холодильнике понадобится три элемента Пельтье. Для обеспечения прибора энергией подойдет блок питания из обычного компьютера. Помимо этого он может работать от автомобильного аккумулятора (понадобится удлинитель с разъемом под прикуриватель).

Чтобы ваш холодильник генерировал холод, важно при установке элемента Пельтье придерживаться ряда правил и рекомендаций.

  1. Соблюдайте полярность проводов. Если этого не сделать и поменять полярность, то при работе элемента нагреваться и охлаждаться будут противоположные части детали.
  2. Обеспечьте верхней части элемента, которая нагревается, постоянное воздушное охлаждение. Для этой цели подойдет как специально купленный кулер, так и вентилятор из системного блока компьютера. От силы потока воздуха во многом зависит и мощность работы элемента Пельтье.
  3. Важной деталью в бесперебойной эффективной работе охладителя является изоляционная прокладка. Она отводит тепло верхней стороны элемента, чтобы нижний охлаждающий радиатор бесперебойно выполнял возложенную на него задачу.
  4. Крепить рабочий элемент между верхним и нижним радиатором рекомендуется по типу «бутерброда». Вначале идет верхний радиатор. Далее при помощи шприца наносится небольшой слой теплопроводной пасты. На это вещество приклеивается керамическая поверхность элемента Пельтье. На нижнюю часть детали снова наносится теплопроводной крем, на который крепится нижний охлаждающий радиатор.
    Для соединения всех комплектующих их следует крепко прижать и дать конструкции просохнуть пять часов.

Дополнительно к нижнему радиатору можно присоединить еще один кулер. Он позволит устройству лучше распространять по площади ларя холод. Также холодильник быстрей наберет необходимую температуру. Кулер исключает возникновение на стенках устройства конденсата, благодаря чему помещенные в него продукты всегда будут сухими.

Процесс набора необходимой для охлаждения продуктов температуры зависит от того, насколько тепло в том месте, где находится холодильник. Чем теплее снаружи, тем охлаждение происходит дольше. Важный аспект — теплоизолирующие качества самого холодильника и его объем. Хороший самодельный холодильник должен быть герметичным и оснащен плотно прилегающей крышкой.

Подводя итоги можно сделать вывод, что для самостоятельного создания небольшого холодильника, который будет морозить и сохранять холод, понадобится три элемента Пельтье и два кулера на охладительный и нагревательный радиатор. Корпусом станет заранее покрытый утеплителем бокс или собственноручно собранная конструкция из пенополистирола, пенопласта или любого другого материала. При наличии всех перечисленных предметов, минимальных навыков работы с техникой, времени и желания повторить опыт самостоятельной сборки холодильника сможет каждый.

Автомобильный холодильник своими руками на элементах пельтье

08.10.2014 Электронная техника

В данной статье модель автомобильного холодильника, что был изготовлен автором канала Alex Shev собственными руками, не обращая внимания на навороченность взятого изделия, всего за три дня. Трудится устройство на элементах Пельтье. Ниже, в конце публикации еще одна модель, трудящаяся на той же базе.
Были использованы последовательность деталей и материалов.

Работа над изделием

Нарезаем пенопласт посредством спирали на 1 киловатт и источника питания на 5 вольт. Спираль была закреплена между ножками стола. Склеивал пенопласт монтажной пеной.

Вырезаем пазы в крышке, дабы она не ерзала.

Предполагалось обклеить лоток пенопластом, но несложнее было сделать коробку из него, а лоток применять для усиления прочности автомобильного холодильника. Размеры оказались 38 X 30 сантиметров, глубина 28. Вместимость 3 бутылки 1,5 литра в ряд.

Возможно два таких последовательности, либо 2 на 2 литра рядышком.

В двух радиаторах просверливаем отверстия под термисторы для контроля температуры. На холодном кроме этого для крепления. Вырезаем отверстие в крышке автомобильного холодильника и топим теплообменник вовнутрь на 1 -1,5 сантиметра. Потом посредством термо проводящего клея скрепляем два элемента Пельтье с радиаторами. На одном именно помещается два элемента пельтье.

Кроме этого утепляются зазор между радиатором и пенопластом. В продемонстрированном примере использован бестизол.

Собираем совместно, вкручиваем вентиляторы на теплообменник, делаем монтаж микроконтроллера, ЛСД монитора, реле. Пока только навесным способом.

Посмотрите кроме этого крутые модели с бесплатной доставкой в этом китайском магазине. Плагин на Google Хром для экономии в нём: 7 процентов с приобретений возвращается вам. В том месте же и отыщете элементы Пельтье.

Пишем программу для микроконтроллера. Создатель этого видео урока применял вставку отключения элементов Пельтье при температуре тёплого радиатора больше 55 градусов. И при температуре в самом холодильнике меньше 5 градусов.

Отключается лишь сами элементы. микроконтроллер и Вентилятор работают .

Температура измеряется АЦП преобразователем: на тёплом радиаторе, на холодном, в самом холодильнике. Отображается на дисплее.

Питание элементов подается через дополнительное реле лишь при подключенном зажигании (заведенном двигателе), дабы не посадить аккумулятор.

Дома при проверки температура в автомобильном холодильнике упала до 12 градусов за 1 час и без того держалась. Температура тёплого радиатора остановилась на 49 градусов. В машине при охлаждении 4 бутылок Мохито и применении аккумуляторная батарей холода Пельтье отключались на первом часу при 55 градусов тёплого теплообменника.

 А последующее время отключались при температуре в меньше 5 градусов. Промежуток работы: 4 60 секунд трудится, 1,5 60 секунд отключение.

Выводы:

1. Эффективность охладителя обычная. 2. Цена и всего нужного оборудования сделанного собственными руками устройства приближается к половине цены заводского автомобильного холодильника, но как захотел так и сделал.

Израсходовано на работу 3 дня. Для большей эффективности возможно попытаться сделать корпус всецело из монтажной пены. Текст программы и кое-какие подробности сборки холодильника не продемонстрированы, поскольку программа окажется у каждого собственная, а подробности сборки любой решает по-своему, кому как нравится.

Еще одна занимательная конструкция, сделанная кроме этого собственными руками на Пельтье.

Про подобную морозилку  тут.

Случайные записи:

Автохолодильник своими руками


Похожие статьи, которые вам понравятся:

как изготовить своими руками из подручных материалов?

Элементом Пельтье принято называть преобразователь, который способен работать от разности температур. Происходит это путем протекания электрического тока по проводникам через контакты. Для этого в элементах предусмотрены специальные пластины. Тепло от одной стороны переходит в другую.

На сегодняшний день указанная технология является востребованной в первую очередь из-за значительной мощности теплоотдачи. Дополнительно устройства способны похвастаться компактностью. Радиаторы для многих моделей устанавливаются слабенькие. Связано это с тем, что тепловой поток довольно быстро остывает. В результате нужная температура поддерживается постоянно.

Подвижных частей указанный элемент не имеет. Работают устройства абсолютно бесшумно, и это является несомненным преимуществом. Также следует сказать, что эксплуатироваться они способны очень долго, а случаи поломок возникают крайне редко. Самый простой тип состоит из медных проводников с контактами и соединительными проводами. Дополнительно с охлаждающей стороны имеется изолятор. Изготовляют его, как правило, из керамики или нержавеющей стали.

Зачем нужны элементы Пельтье?

Элементы Пельтье чаще всего используются для изготовления холодильников. Обычно речь идет о компактных моделях, которые могут применяться, к примеру, автомобилистами в дороге. Однако на этом область применения устройств не подходит к концу. В последнее время элементы Пельтье активно начали устанавливать в звуковую, а также акустическую технику. Там они способны выполнять функции куллера.

В результате охлаждение усилителя устройства происходит без какого-либо шума. Для портативных компрессоров элементы Пельтье являются незаменимыми. Если говорить о научной отрасли, то ученые применяют данные устройства для охлаждения лазера. При этом можно добиться значительной стабилизации волны изучения у светодиодов.

Недостатки моделей Пельтье

Казалось бы, такое простое и эффективной устройство лишено недостатков, однако они имеются. В первую очередь специалисты сразу отметили малую пробивную способность модуля. Это говорит о том, что у человека возникнут определенные проблемы, если он захочет охладить прибор, который работает от сети с напряжением 400 В. В данном случае частично поможет решить эту проблему специальная диэлектрическая паста. Однако пробой тока все равно будет высоким и обмотка элемента Пельтье может не выдержать.

Дополнительно указанные модели не советуют применять для точной электроники. Поскольку в конструкции элемента имеются металлические пластины, то чувствительность транзисторов может нарушаться. Последним недостатком элемента Пельтье можно назвать малый коэффициент полезного действия. Достигнуть значительной разности температур указанные устройства не способны.

Модуль для регулятора

Сделать элемент Пельтье своими руками для регулятора довольно просто. Для этого следует заранее заготовить две металлические пластины, а также проводку с контактами. В первую очередь для установки готовят проводники, которые будут располагаться у основания. Обычно их закупают с маркировкой «РР».

Дополнительно для нормального контроля температуры следует предусмотреть полупроводники на выходе. Они необходимы для того, чтобы быстро отдавать тепло на верхнюю пластину. Для установки всех элементов следует использовать паяльник. Чтобы доделать элемент Пельтье своими руками, в последнюю очередь подсоединяют два провода. Первый монтируется у нижнего основания и фиксируется у крайнего проводника. Соприкосновения при этом с пластиной следует избегать.

Далее крепят второй провод у верней части. Фиксация осуществляется также к крайнему элементу. Для того чтобы проверить работоспособность устройства, применяют тестер. Для этого два провода нужно подсоединить к прибору. В результате отклонение напряжения должно составить примерно 23 В. В данной ситуации многое зависит от мощности регулятора.

Холодильники с терморезистором

Как сделать элемент Пельтье своими руками для холодильника с терморезистором? Отвечая на этот вопрос, важно отметить, что пластины для него подбираются исключительно из керамики. При этом проводников используется около 20 штук. Это необходимо для того, чтобы перепад температуры был более высоким. Повысить коэффициент полезного действия можно до 70 %. В данном случае важно рассчитать энергопотребление устройства.

Сделать это можно исходя из мощности оборудования. Холодильник на жидком фреоне в этом случае походит идеально. Непосредственно элемент Пельтье устанавливается возле испарителя, который располагается рядом с мотором. Для его монтажа потребуется стандартный набор инструментов, а также прокладки. Они необходимы для того, чтобы оградить модель от пускового реле. Таким образом, охлаждение нижней части устройства будет происходить намного быстрее.

Чтобы добиться получения разницы в температурах (эффект Пельтье) своими руками, проводников может понадобиться не менее 16 штук. Главное при этом — надежно изолировать провода, которые будут подключаться к компрессору. Для того чтобы сделать все правильно, нужно в первую очередь отсоединить осушитель холодильника. Только после этого есть возможность соединить все контакты. По завершении установки предельное напряжение следует проверить при помощи тестера. При нарушении работы элемента в первую очередь страдает терморегулятор. В некоторых случая происходит его короткое замыкание.

Модель для холодильника 15 В

Делается холодильник Пельтье своими руками с малой пропускной способностью. Крепятся модули в основном возле радиаторов. Для того чтобы надежно их закрепить, специалисты используют уголки. К фильтру элемент не должен прислоняться, и это следует учитывать.

Чтобы доделать термоэлектрический модуль Пельтье своими руками, нижнюю пластину в основном выбирают из нержавеющей стали. Проводники, как правило, применяются с маркировкой «ПР20». Нагрузку они максимум способны выдерживать на уровне 3 А. Максимальное отклонение температуры способно достигать 10 градусов. В этом случае коэффициент полезного действия может составлять 75 %.

Элементы Пельтье в холодильниках 24 В

Используя элемент Пельтье, холодильник своими руками сделать можно только из проводников с хорошей герметизацией. При этом они для охлаждения должны укладываться в три ряда. Рабочий ток в системе обязан поддерживаться на уровне 4 А.. Проверить его можно при помощи обычного тестера.

Если использовать керамические пластины для элемента, то максимального отклонения температуры можно добиться в 15 градусов. Провода к конденсатору устанавливаются только после того, как будет подложена прокладка. Закрепить ее на стенке устройства можно разными способами. Главное в данной ситуации — не использовать клей, который чувствителен к температурам свыше 30 градусов.

Элемент Пельтье для автомобильного охладителя

Чтобы сделать качественный автохолодильник своими руками, Пельтье (модуль) подбирается с пластиной, толщина которой не более 1.1 мм. Провода лучше всего использовать немодульного типа. Также для работы потребуются медные проводники. Их пропускная способность должна составлять не менее 4А.

Таким образом, максимальное температурное отклонение будет доходить до 10 градусов, это считается нормальным. Проводники чаще всего используют с маркировкой «ПР20». Они в последнее время показали себя более стабильными. Также они подходят для различных контактов. Для соединения устройства с конденсатором используют паяльник. Качественная установка возможна только на блок реле прокладку. Перепады в данном случае будут минимальными.

Как сделать элемент для кулера питьевой воды

Модуль Пельтье (элемент) своими руками делается для кулера довольно просто. Пластины для него важно подбирать только керамические. Проводников в устройстве используют не менее 12. Таким образом, сопротивление будет выдерживаться высокое. Соединение элементов стандартно осуществляется при помощи пайки. Проводов для подключения к прибору должно быть предусмотрено два. Крепиться элемент обязан в нижней части кулера. При этом с крышкой устройства он может соприкасаться. Для того чтобы исключить случаи коротких замыканий, всю проводку важно зафиксировать на решетке либо корпусе.

Кондиционеры

Модуль «Пельтье» (элемент) своими руками делается для кондиционера только с проводниками класса «ПР12». Их выбирают для этого дела в основном из-за того, что они хорошо справляются с низкими температурами. Максимум модель способна выдавать напряжение 23 В. Показатель сопротивления при этом будет находиться на уровне 3 Ом. Перепад температуры максимум достигает 10 градусов, а коэффициент полезного действия — 65 %. Укладывать проводники между листами можно только в один ряд.

Изготовление генераторов

Изготовить генератор, используя модуль Пельтье (элемент), своими руками можно. Производительность устройства поднимется в целом на 10 %. Достигается это за счет большего охлаждения мотора. Максимум нагрузка прибором выдерживается 30 А. За счет большого количества проводников сопротивление способно составлять 4 Ом. Отклонение температуры в системе равняется примерно 13 градусов. Крепится модуль непосредственно к ротору. Для этого в первую очередь следует отсоединить центральный вал. Во многих случаях статор не мешает. Чтобы обмотка ротора не нагревалась от индуктора, используют керамические пластины.

Охлаждение видеокарты на компьютере

Для охлаждения видеокарты следует подготовить не менее 14 проводников. Лучше всего подбирать медные модели. Коэффициент проводимости тепла у них довольно высокий. Для подключения устройства к плате используются провода немодульного типа. Монтируется модель возле кулера видеокарты. Для ее закрепления обычно используют маленькие металлические уголки.

Для фиксации их можно воспользоваться обычными гаечками. Появление излишнего шума при эксплуатации говорит том, что устройство работает не должным образом. В данном случае необходимо проверит целостность проводки. Также нужно осмотреть проводники.

Элемент Пельтье для кондиционера

Чтобы качественно сделать элемент Пельтье своими руками для кондиционера, пластины используют двойные. Минимальная их толщина должна составлять не менее 1 мм. В таком случае можно надеяться на температурное отклонение в 15 градусов. Производительность кондиционеров после оснащения модулей в среднем увеличивается на 20 %. Многое в данной ситуации зависит от температуры окружающей среды. Также следует учитывать стабильность напряжения от сети. При небольших помехах нагрузка устройством выдерживается примерно 4 А.

При пайке проводников их следует размещать не слишком близко друг к другу. Чтобы правильно доделать модули Пельтье своими руками, входные и выходные контакты надо устанавливать только на одну из двух пластин. В таком случае прибор получится более компактным. Грубой ошибкой в данной ситуации будет подключать модуль непосредственно к блоку. Это приведет к неминуемой поломке элемента.

Установка модуля на конденсатор

Чтобы установить модуль Пельтье своими руками, важно оценить мощность конденсатора. Если она не превышает 20 В, то элемент следует монтировать с проводниками, на которых указана маркировка «ПР30» или «ПР26». Для того чтобы закрепить модуль Пельтье (элемент) своими руками на конденсаторе, используют маленькие металлические уголки.

Лучше всего их устанавливать по четыре на каждую из сторон. По производительности конденсатор, в конечном счете, способен прибавить плюс 10 %. Если говорить о теплопотерях, то они будут незначительными. Коэффициент полезного действия прибора в среднем равняется 80 %. Для высоковольтных конденсаторов модули не рассчитаны. В данном случае не поможет даже большое количество проводников.

Автомобильный холодильник своими руками

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ХОЛОДИЛЬНИК ИЗ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЛЬТЬЕ
СВОИМИ РУКАМИ

      Еще зимой купил на Али пару элементов Пельтье. Зачем их покупал тогда сказать не могу — просто захотелось подержать в руках такую чудовую штуку. Элементы пришли и после проверки работоспособности довольно долго валялись. А тут вдруг заартачилось на пикник выехать. Да и тесть хронический рыбак и решил я на скорую руку собрать автомобильный холодильник.
    Разумеется, что данный холодильник должен быть без фреона, поскольку кроме компрессора от холодильников у меня ни чего нет, да и компрессор на 220 вольт, а вот пара элементов Пельтье уже валяется сравнительно давно. Конечно же большого мороза не получить — это было понятно с самого начала — элементов то всего два, а вот питьевую воду попробовать им охлаждать можно.
    Для начала я отрыл в своих ящик довольно огромный радиатор для нагревающейся стороны, для охлаждения прикрутил радиатор поменьше и прорезав дырки в коробке из гофрированного картона и прикрутил к радиатору нагрева компьютерный вентилятор 120х120. Вентилятор оборотистый — потребление 0,3А. Погонял несколько часов эту игрушку. В принципе воздух в «холодильнике» начал охлаждаться, причем довольно интенсивно — при температуре в помещении 27°С в ящике температура опустилась до 18°С, охлаждающий радиатор довольно сильно запотел и вода начала капать на дно коробки.
    Впечатления были двоякие — оно вроде и морозит, но наличие воды внутри вообще не радовало.
    Не много поразмышляв я решил идти другим путем — нормальные герои всегда идут в обход.
    Прежде всего я решил не охлаждать воздух, а сделать холодильник под две полуторалитровые бутылки и охлаждать воду. Идея была довольно проста — с охлаждающей стороны элементов Пельтье прикрутить меные шины, такие как на обычном сварочном аппарате, шины выгнуть внутрь холодильника, к шинам припаять дугооразные держатели бутылок так, чобы бутылки в держатели входили довольно плотно.
    Таким образом охлаждался бы не воздух в холодильнике, а непосредственно вода.
    Однако меня ждало ОГРОМНОЕ разочарование — посетив пару пунктов приемки цветмета я выяснил, что подобные медные шины уже ОЧЕНЬ давно ни кто не приносил — в основном прут обмоточный или провод с проводки, а таких широких и толстые шины уже сдали давным давно.
    Придя домой и перерыв свои закрома нашел полутора миллиметровый меный провод. Спаял из него плокую шину и пришел в выоду, что на пайку второй у меня не хватит ни терпения, ни припоя.
    Пошел снова на пункт приемки цветмета — заприметил там алюминиевые шины из распредшкафа. Шины двольно широкие и для моей затеи достаточно длинные. Выбрав шины по ровнее, чтобы еще не возится с выравниеванием отмерил необходимую длину и закрепил их к элементам Пельтье.
    В результате получилась вот такая конструкция:

 

    Далее из пеноплекса толщиной 30 мм была изготовлена коробка по размеру строго на две полутора литровых бутылки воды. Тут я правда немного лохонулся — я взял «Есентуки», а их бутылки немного ниже и в холодильник больше ни какие бутылки не влазят. Ну в принципе косяк не большой — «Есентуки» вода вроде полезная и продается почти во всех продуктовых магазинах, так что расстройство было не сильным. Поскольку уже было все закуплено промежуточные замеры температуры делать не стал — просто не хватило бы времени. Поэтому сразу после изготовления ящика начал крепить холодильные агрегат.

    Кстати сказать — пеноплекс клеить клеями на основе растворителей нельзя — он сам расворяется, поэтому была куплена бутылка клея, типа «Дракон», но именно этот клей высыхал что то долговато — оригинальный «Дракон» сохнет гораздо быстрее, а этот спустя 9 часов был еще довольно мягким.

 

    Далее были найдены остатки монтажной пены и после получасового танца с бубном пена все таки пошла — засохла в клапане. Пеной были залиты полости между нагревающимся радиатором и алюминиевыми шинами и пеной же были закреплен радиатор к корпусу и имитация боквых крышек радиатора.
    В качестве навесов на крышку использовался армированый строительный скотч — серый с липким слоем похожим на лейкопластырь:

    После высыхания пены излишки обрезались и все это было обмотано метализированным скотчем — зеракальная поверхность отражает тепло и улучшает теплоизоляцию. Скотч МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫЙ, а не алюминиевый — есть и такой. Разница не только в цене, но и толщине. Алюминиевый реально на много толще и его пришлось бы резать на границе переходов снаржу внутрь. А метализированный имеет толщину, я бы даже сказал на много меньшую обычного скотча, а уж о толщине металла и говорить грешно — скорей всего несколько микрон. ПОэтому передачи тепла по металлу скотча как то и горовить не удобно. Хотя если кому то кажется это проблемой — режте.
    В общем получился вот такой ящик:

 

    В качестве замка крышки холодильника использовался синтетический замок (липучка), но к скотчу приклеить клеем его не удалось. Двухсторонний скот тоже не долго продержался. Поэтому кпридется пришивать…
    Затем к одной из бутылок обычным скотчем была приклеена термопара, разумеется термопаста использовалась:

    И дальше все это было подключено к блоку питания с одновременным запуском таймера. Для контроля температуры внутри холодильника использовался дополнительный термометр.
    В принципе как и ожидалось температура воды начала уменьшаться быстрее температуры воздуха внутри холодильника:

 

    В общем и целом идея удалась — пролежавшие 9 часов в обычном холодильнику куры гриль перенесли в автомобильном холодильнике поездку в 4 часа и ни чуть не нагрелись. Замеры сделать к сожелению не успел — слишком поспешными были сборы, по приезду все так оголодали, что я даже термометр дастать не успел. Так что придется верить на слово — от машины эта игрушка работает гораздо лучше, чем от моего блока питания и право на жизнь имеет.
    Доработать данный вариант автомобильного холодильника мне пока не удасться — тесть уже на следующий день после нашего приезда забрал холодильник на рыбалку, так что пока будет как есть. Идея доработки заключается в следующем:
    Из оставшися шин все таки сделать дуги под бутыки, чтобы увеличть площадь контакта бутылок и теплообменника и обработать их теплопроводящим герметиком.

    Потребление составило 3,8 А при питании 10,6 В.

   

 

   

Ну а кто ни чего не понял смотрит видео:

  

КУПИТЬ ЭЛЕМЕНТЫ ПЕЛЬТЬЕ

 


Адрес администрации сайта: [email protected]
   

 

Мини-холодильник с модулями Пельтье — охладитель Пельтье

Подпишитесь на обновления Отписаться от обновлений

Это было в середине 1821 года, когда Дж. Зеебек обнаружил, что если два разнородных металла, соединенных в двух разных точках, выдерживать при разных температурах, возникает микровольт. Это явление называется эффектом Зеебека. Несколько лет спустя Пельтье обнаружил, что если на термопару подается напряжение, один спай термопары нагревается, а другой остывает.Противоположность эффекту Зеебека называется эффектом Пельтье.

Это руководство по разработке небольшого твердотельного кулера основано на широко распространенном чипе Пельтье. Чип Пельтье — это термоэлемент, который использует эффект Пельтье для реализации теплового насоса. В нем две тарелки, одна холодная, а другая горячая. Между пластинами соединены несколько термопар. При подаче надлежащего напряжения одна пластина становится холодной, а другая — горячей.

Чип Пельтье называется тепловым насосом, потому что он не генерирует ни тепла, ни холода.Он просто передает тепло от одной пластины к другой, таким образом охлаждая первую пластину. Его также часто называют микросхемой термоэлектрического охладителя (TEC). Короче говоря, при приложении постоянного тока (DC) к микросхеме TEC возникает разница температур между передней и задней частью устройства (эффект Пельтье), и в результате вы получаете горячую и холодную поверхность. TEC1-12706 — это обычный термоэлектрический охлаждающий чип, доступный у большинства трейдеров eBay.

В TEC1-12706 буква C после TE указывает «стандартный размер», а 1 означает «одноступенчатое» TEC.Затем следует тире. Первые три цифры после тире указывают количество термопар внутри ТЕС. Здесь 127 пар. Следующие две цифры указывают номинальный рабочий ток для Пельтье. Итак, 06 означает «6 ампер».

Охладитель Пельтье

Охладитель Пельтье — это охлаждающий двигатель, содержащий элемент Пельтье (микросхему ТЕС). Когда через микросхему ТЕС пропускается постоянный ток, низкотемпературная сторона поглощает тепло, а высокотемпературная сторона излучает тепло, создавая разницу температур на двух поверхностях.Однако, поскольку излучаемое тепло больше реагирует на количество электричества, вводимого в модуль, чем поглощаемое тепло, если постоянный ток постоянно пропускается через чип, выделяемое тепло превышает поглощенное тепло, и обе стороны блока становятся горячими. По этой причине крайне важно подключить микросхему TEC к радиатору, например, к алюминиевым ребрам, чтобы эффективно рассеивать излучаемое тепло.

Короче говоря, когда на микросхему ТЕС подается постоянное напряжение, положительные и отрицательные носители заряда в матрице гранул поглощают тепловую энергию от одной поверхности подложки и передают ее подложке на противоположной стороне.Поверхность, на которой поглощается тепловая энергия, становится холодной, а противоположная поверхность, на которой выделяется тепловая энергия, становится горячей!

Охладитель Пельтье также включает в себя мощную комбинацию радиатора и вентилятора для охлаждения микросхемы TEC. В таблице ниже представлены характеристики микросхемы термоэлектрического охладителя TEC1-12706. Вы можете купить радиатор процессора и вентилятор с почти такими же характеристиками, что и вентилятор процессора для процессоров AMD: 80,6 × 80,6 × 69,4 мм3 с радиатором с алюминиевыми ребрами. Дополнительная алюминиевая пластина радиатора 60 × 60 мм2 (и термопаста) также доступна по разумной цене.К счастью, вы можете купить большинство этих ключевых компонентов у известных продавцов на eBay и / или Amazon (см. Рис. 1).

Рис. 1: Ключевые компоненты для DIY-охладителя Пельтье

Чип TEC и базовый тест

Перед тем, как начать реальное строительство с микросхемой ТЕС, проверьте ее на предмет надлежащего рабочего состояния. Для этого просто подключите красный (+) и черный (-) провода микросхемы TEC (TEC1-12706) к лабораторному источнику питания 1,5 В постоянного тока и оставьте источник питания включенным в течение 10–30 секунд. После этого вы можете проверить микросхему TEC с помощью кончика пальца или цифрового термометра, чтобы убедиться, что одна сторона микросхемы горячая, а другая холодная.Просто отметьте горячие и холодные поверхности чипа TEC (например, буквами H и C) с помощью любого перманентного маркера.

Рис. 2: Тестирование микросхемы TEC

Включение питания

Двигатель охладителя в сборе (микросхема термоэлектрического охладителя, радиатор и вентилятор охлаждения, все в сборе) может питаться от блока / модуля импульсного источника питания (SMPS) 12 В, 6 А +, как показано на рис. 3. Остальное , попробуйте аккумулятор SMF 12В / 7Ач. Если все в порядке, через несколько секунд на тарелке появятся следы инея.

Рис. 3: 6A-8A, импульсный источник питания 12 В

Обратите внимание, что основная функция микросхемы Пельтье — охлаждение, а микросхемы Пельтье имеют разные номинальные мощности, соответствующие тому, насколько быстро холодная сторона может охладить объект. Другой обычно указываемый фактор — это дельта-Т (dT), которая представляет собой максимальную разницу между температурами с обеих сторон.

Кроме того, чипы Пельтье не работают в соответствии со спецификациями, за исключением случаев, когда есть что-то, что помогает отводить тепло с горячей стороны.Вот почему нужен мощный радиатор. Это окружающий воздух с его температурой, в которой рассеивается тепло.

Итак, собранный и протестированный двигатель кулера теперь можно использовать для создания собственного мини-холодильника, кулера или миниатюрного кондиционера. Мы надеемся, что поиск в Google даст вам интересные идеи по этому поводу.

Контроллеры / драйверы TEC

Иногда требуется специальный контроллер / драйвер ТЕС. Конечно, существует множество устройств для продвинутых приложений.На eBay вы можете найти несколько устройств, которые подойдут для этой работы. На рис. 4 показано такое многофункциональное устройство, неожиданно имеющее один канал обратной связи для приема входных сигналов от термистора NTC для стабилизации температуры.

Рис. 4: Контроллер Пельтье sPLC-10

Контроллер ТЕС регулирует ток, подаваемый на микросхему Пельтье, в соответствии с желаемой температурой объекта и фактической измеренной температурой объекта. Чтобы иметь возможность контролировать температуру объекта, вы должны разместить датчик на объекте.Обратите внимание, что важно разместить датчик как можно ближе к критической точке на объекте, где вам нужно поддерживать желаемую температуру.

Поскольку вентиляторное охлаждение радиатора снижает тепловое сопротивление радиатора окружающему воздуху, большинство высокопроизводительных контроллеров ТЕС имеют выделенные выходы управления вентиляторами, поддерживаемые методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Следовательно, вентилятор увеличивает тепловые характеристики и уменьшает разницу температур (dT), позволяя использовать радиаторы меньшего размера.

Коэффициент полезного действия

Важным показателем при выборе элемента Пельтье является коэффициент полезного действия (COP). COP определяется как количество тепла, поглощаемое на холодной стороне, деленное на входную мощность элемента Пельтье. Результатом максимального COP является минимальная входная мощность Пельтье. Таким образом, радиатор должен рассеивать минимальное общее количество тепла. Более низкая температура радиатора приводит к более низкому dT. Таким образом, можно использовать радиаторы меньшего размера, что обеспечивает более компактную конструкцию.С другой стороны, при оптимизации затрат следует использовать конструкцию с более низким COP.

постоянного тока или ШИМ?

Существует два режима питания / контроллера для термоэлектрических охладителей, работающих на эффекте Пельтье: постоянный ток и ШИМ. Хотя во многих ситуациях ШИМ используется для управления элементами Пельтье, большинство производителей элементов Пельтье предлагают режим постоянного тока и прямо не рекомендуют прямое ШИМ-управление элементами Пельтье.

Сообщается, что элементы Пельтье, управляемые ШИМ, всегда менее эффективны, чем приложения, управляемые постоянным током.Еще одна проблема с режимом PWM — это электромагнитные помехи (EMI) в проводке к элементу Пельтье.

Некоторые эксперты рекомендуют использовать ШИМ с L-C фильтром, чтобы получить чистый ток возбуждения на более высоких частотах, в то время как другие предпочитают сравнительно простой режим постоянного тока. В любом случае, согласно документации, для достижения хорошей стабильности важно, чтобы ток возбуждения был постоянным и плавным с очень низкой пульсацией и шумом. Волны снижают охлаждающую способность элемента Пельтье.

Линейный или ИИП?

Существует два популярных решения для создания необходимого постоянного тока для управления элементами Пельтье — линейное и SMPS.Поскольку элементы Пельтье / линейные блоки питания питаются постоянным током, линейные блоки питания будут работать оптимально, но они имеют низкий КПД. С другой стороны, блоки SMPS имеют высокий КПД (> 90%), поскольку их электронная конструкция приводит к меньшим потерям. По этой причине не рекомендуется использовать линейные источники питания для управления элементами Пельтье.

Примечания автора

В этой статье рассказывается об основах и некоторых идеях, которые помогут стимулировать воображение и творческие способности.Читатели могут приобрести большинство ключевых компонентов на eBay.in, а модуль SMPS XK2412DC и контроллер Пельтье SPLC-10 — на зарубежных рынках.


Эта статья была впервые опубликована 7 апреля 2018 г. и обновлена ​​17 января 2020 г.

Термоэлектрическое охлаждение

Термоэлектрическое охлаждение — это процесс откачки тепловой энергии из изолированной камеры с целью снижения температуры камеры ниже температуры окружающего воздуха. В термоэлектрическом охлаждении используется принцип, называемый «эффектом ПЕЛЬТЬЕ», для электронной перекачки тепла.Эффект Пельтье назван в честь французского ученого, открывшего его в 1834 году.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ХОЛОДИЛЬНИКА

КОМПАКТНЫЙ РАЗМЕР

Система охлаждения требует очень мало места. Термоэлектрический модуль размером со спичечный коробок.
ЛЕГКИЙ И ПОРТАТИВНЫЙ

Переносится одной рукой, на него не влияют движения или наклон.
ПО НИЖНЕЙ ЦЕНЕ

На 20-40% дешевле, чем компрессорные или абсорбционные установки.
РАЗРЯД БАТАРЕИ

В среднем примерно 4,5 ампера — меньше, чем у фар вашего автомобиля.

  • Срок службы батареи: При использовании в сочетании с Koolatron «Battery Saver» вы всегда можете быть уверены в наличии пусковой мощности.
  • Производительность: Кулеры Koolatron поддерживают «прохладную» температуру, когда воздух, окружающий охладитель, достигает 90 ° F.
  • Нагрев: Охладители Koolatron могут работать в режиме обогрева непродолжительное время.Наши изолированные коробки ТОЛЬКО по специальному заказу используются в программе «Питание на колесах», в других программах горячего питания для пожилых людей, программах горячего питания в школах и поставщиками общественного питания по всей стране.
  • Безопасность: Не использовать открытого огня, пропана или токсичных хладагентов.
  • Надежность: Термоэлектрики имеют 40-летний опыт использования в военных, аэрокосмических, лабораторных, а теперь и в бытовых приложениях.
  • Простое обслуживание: Большинство деталей легко заменяются конечным пользователем с помощью отвертки.
  • Низкие эксплуатационные расходы: Единственное техническое обслуживание, необходимое для любого устройства Koolatron, — это периодическая «чистка» и очистка пылесосом для обеспечения хорошего рассеивания тепла.

ПОЧЕМУ ЭТО ЛУЧШЕ, ЧЕМ ЛЕДЯНОЙ СУНДУК?

Еда и напитки хранятся в холодном и сухом виде. Для льда не тратится пространство (если, конечно, вам не нужен лед, и в этом случае мы можем помочь сохранить его в 3 или 4 раза дольше, чем в обычном холодильнике).

СРАВНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ОХЛАЖДЕНИЯ

THERMOELECTRIC : Охлаждение осуществляется электронным способом с использованием эффекта «Пельтье» — тепло перекачивается с помощью электрической энергии.

КОМПРЕССОР : Охлаждение достигается за счет испарения хладагента (например, фреона) внутри холодильника — тепло поглощается хладагентом по принципу «скрытой теплоты испарения» и выделяется за пределы холодильника, где пар конденсируется и сжимается. снова в жидкость. Использует механическую энергию.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?

В 1834 году Жан Пельтье заметил, что когда электрический ток проходит через соединение двух разнородных металлов, тепло отводится от одного из металлов и передается другому.Это основа термоэлектрического охлаждения. Термоэлектрические модули состоят из серии крошечных металлических кубиков разнородных экзотических металлов, которые физически связаны друг с другом и соединены электрически. Когда электрический ток проходит через переходы куба, тепло передается от одного металла к другому. Твердотельные термоэлектрические модули способны передавать большое количество тепла при подключении к теплопоглощающему устройству с одной стороны и теплоотводящему устройству с другой.Внутренние алюминиевые ребра охлаждающей пластины Koolatron поглощают тепло от содержимого (еды и напитков), а термоэлектрические модули передают его на ребра рассеивания тепла под панелью управления. Здесь небольшой вентилятор помогает рассеивать тепло в воздухе. Система полностью экологически безопасна и не содержит опасных газов, труб, змеевиков и компрессора. Единственная движущаяся часть — это небольшой вентилятор на 12 В. Термоэлектрические модули слишком дороги для обычных бытовых и коммерческих приложений, которые работают только от обычного бытового тока.Они идеально подходят для развлекательных целей, поскольку они легкие, компактные, нечувствительные к движению или наклону, не имеют движущихся частей и могут работать напрямую от 12-вольтовых батарей.

Экономичный, высокопроизводительный элемент Пельтье для холодильника Бесплатный образец сейчас

О продуктах и ​​поставщиках:
 

Изучите массив. элемент Пельтье для холодильника каталог на Alibaba.com и приобретение продуктов, которые стоят каждой копейки .. элемент Пельтье для холодильника на Alibaba.com доступны в различных размерах, температуре и выходном токе. Элемент Пельтье для холодильника полезен для обеспечения однонаправленного протекания тока, достижения переменного сопротивления в данной цепи и для специализированных приложений, таких как светочувствительность.

Элемент Пельтье

для холодильника доступен в виде термисторов, резисторов, термоэлектрических охладителей и т. Д. На Alibaba.com. У них есть несколько значений удельного сопротивления и проводимости в соответствии с вашими конкретными потребностями. Элемент Пельтье для холодильника имеет легирование n-типа или p-типа.Производство товаров осуществляется из кремния, германия или стекла. Элемент Пельтье для холодильника легкий, а их электрические свойства можно легко изменить. Они также уменьшают потери мощности, в отличие от традиционных проводников. Эти изделия обеспечивают умеренный контролируемый поток тока, что делает их идеальным выбором для компактных цепей, требующих незначительного тока.

Элемент Пельтье для холодильника в наличии Интегральные схемы, пружинные зонды, сверхтонкие и толстые пластины.Они используются в качестве тестовых пластин или виртуальных пластин, чтобы минимизировать время и расходы на тестирование электрических характеристик. Элемент Пельтье для холодильника является центральным элементом быстро развивающейся индустрии электроники и потребительских товаров. Они применимы в автомобилях, медицинских инструментах, бытовой технике, исследованиях и разработках, обороне и т. Д. Элемент Пельтье для холодильника обеспечивает надежную работу и быструю работу во многих отраслях промышленности. Продукция прошла строгие испытания, такие как электрическое сопротивление, электронная микроскопия, рентгеновская рентгеноскопия и т. Д., констатируя высочайшее качество.

Постройте цифры своей прибыли с помощью. Элемент Пельтье для холодильника серии на Alibaba.com. Авторитетный. элемент Пельтье для холодильника. поставщиков по всему миру покупают на этом сайте благодаря своему превосходному качеству и выгодным предложениям. Купите сейчас и не упустите эксклюзивные продукты и услуги премиум-класса, которые выделят вас среди конкурентов.

Энгель против термоэлектрического элемента Пельтье

Независимо от того, путешествуете ли вы для удовольствия или по работе, всем нравится чувствовать себя как дома.Для облегчения жизни на открытой дороге доступно множество приборов на 12 вольт. От портативных кофеварок до портативных сэндвичниц — приготовить домашнюю еду очень просто. Со всеми этими доступными аксессуарами все, что вам нужно, — это место для хранения продуктов. Холодильники на 12 вольт — вот ответ. Они бывают самых разных марок и размеров, но большинство из них работают по одному из двух методов. Есть бренд Engel с запатентованным «поворотным насосом» и термоэлектрический охладитель, в котором для охлаждения используется эффект Пельтье.


Портативный охладитель Engel оснащен запатентованным компрессором с вращающимся двигателем Engel. Эта уникальная конструкция двигателя обеспечивает высокую эффективность охладителей Engel. Электродвигатель поворота — это настоящий поршневой компрессор, не требующий большого пускового тока. Они содержат только одну подвижную часть, которая самосмазывается, поэтому техническое обслуживание не требуется. Этот портативный охладитель может циклически включаться и выключаться, обеспечивая поддержание температуры. Они тихие, надежные и имеют высокую продолжительность жизни 10-20 лет.Эти модели также имеют низкое энергопотребление, что идеально подходит для использования в грузовике, лодке или жилом доме на колесах. Кулеры Engel немного дороже и немного тяжелее, но плюсы однозначно перевешивают минусы. Торговая марка Engel известна своей эффективностью и долговечностью.

Термоэлектрические охладители или охладители Пельтье используют эффект Пельтье. Этот эффект открыл французский физик Жан-Шарль-Атаназ Пельтье. Проще говоря, эффект Пельтье говорит, что электричество может вызвать разницу тепла на стыке двух разных металлов.Полупроводник просто передает тепло от одной стороны к другой, в зависимости от полярности постоянного тока, создавая простой охладитель или нагреватель. Такие бренды, как Roadpro, Igloo и Coleman, предлагают термоэлектрические модули Пельтье. Эти модели чрезвычайно легкие и не имеют движущихся частей, поэтому они редко требуют обслуживания. Они немного дешевле и очень надежны. Срок службы значительно короче, и они потребляют больше энергии. Также трудно поддерживать температуру из-за проблем с изоляцией.Без возможности включения и выключения они могут довольно быстро разрядить аккумулятор автомобиля и представляют больший риск перегрева. Кулеры Пельтье тоже шумные. Несмотря на все недостатки, эти портативные 12-вольтовые холодильники справятся со своей задачей.

Портативные холодильники — отличное дополнение к любому грузовику, лодке или жилому дому. Они эффективны, удобны и могут сэкономить вам много денег на еде, пока вы наслаждаетесь миром. Выбрать холодильник на 12 В, который наилучшим образом соответствует вашим потребностям, несложно. Независимо от того, выберете ли вы термоэлектрический охладитель Пельтье или холодильник Engel, ваш 12-вольтовый охладитель или более теплый холодильник обязательно будет удовлетворен.Теперь жизнь на открытой дороге стала немного проще, когда не нужно беспокоиться о хранении еды и напитков. Итак, расслабьтесь, расслабьтесь и наслаждайтесь поездкой, зная, что ваша еда и напитки будут свежими и прохладными, когда вы будете к ним готовы.

Магазин на Энгель сейчас.

Термоэлектрический холодильник на основе асимметричных поверхностей магнитного топологического изолятора: AIP Advances: Том 10, № 12

I. ВВЕДЕНИЕ

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ << II.ПРЕДЛОЖЕНИЕ УСТРОЙСТВА III. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СВОЙСТВА ... IV. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О НАЛИЧИИ ССЫЛКИ Термоэлектрические (ТЕ) устройства используются в широком диапазоне приложений, связанных с твердотельной генерацией электроэнергии и охлаждением. В частности, охлаждение TE, такое как охладитель Пельтье, привлекло внимание благодаря технологии свободного охлаждения CO 2 для автомобильных приложений, компьютерных процессоров, охлаждения биологических образцов и различных систем управления теплом. 1,2 1. Ф. Дж. ДиСальво, «Термоэлектрическое охлаждение и выработка энергии», Science 285 , 703 (1999).https://doi.org/10.1126/science.285.5428.7032. Т. М. Тритт, «Термоэлектрические явления, материалы и приложения», Annu. Rev. Mater. Res. 41 , 433 (2011). https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-062910-100453 Основными преимуществами холодильника Пельтье по сравнению с традиционным парокомпрессионным холодильником являются гибкость и компактность из-за отсутствия движущихся частей, что позволяет применять его в небольших масштабах. охлаждение. Технология охлаждения TE основана на эффекте Пельтье в материалах TE, в которых электрический ток управляет тепловым потоком и создает разницу температур на горячем и холодном концах системы.Эффективность преобразования энергии ТЭ оценивается безразмерной добротностью ZT . 2,3 2. Т. М. Тритт, «Термоэлектрические явления, материалы и приложения», Annu. Rev. Mater. Res. 41 , 433 (2011). https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-062910-1004533. Х. Дж. Голдсмид, Термоэлектрическая холодильная камера (Нью-Йорк, 1964). За последние несколько лет было исследовано множество новых материалов на предмет их использования в качестве материалов TE с высоким значением ZT . 4 4. Дж. Урбан, А. Менон, З. Тиан, А. Джайн и К. Хиппалгаонкар, «Новые горизонты в термоэлектрических материалах: коррелированные электроны, органический перенос, машинное обучение и многое другое», J. Appl. Phys. 125 , 180902 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5092525 До сих пор халькогениды тетрадимитового типа, такие как Bi 2 Te 3 , были хорошо известны как хороший TE-материал с ZT ≈ 1, 5–10 5 .HL Ni, XB Zhao, TJ Zhu, XH Ji и JP Tu, «Синтез и термоэлектрические свойства нанокомпозитов на основе Bi 2 Te 3 », J.Сплавы Compd. 397 , 317 (2005). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2005.01.0466. Б. Пудель, К. Хао, Ю. Ма, Ю. Лан, А. Миннич, Б. Ю, Х. Ян, Д. Ван, А. Муто, Д. Вашаи, Х. Чен, Дж. Лю, М. С. Дрессельхаус , Г. Чен и З. Рен, «Высокие термоэлектрические характеристики массивных сплавов наноструктурированного теллурида висмута и сурьмы», Science 320 , 634 (2008). https://doi.org/10.1126/science.11564467. Ф. Захид и Р. Лейк, «Термоэлектрические свойства Bi 2 Te 3 атомных пятикратных тонких пленок», Appl.Phys. Lett. 97 , 212102 (2010). https://doi.org/10.1063/1.35180788. Дж. Маассен и М. Лундстром, «Вычислительное исследование термоэлектрических характеристик ультратонких пленок Bi 2 Te 3 », Appl. Phys. Lett. 102 , 093103 (2013). https://doi.org/10.1063/1.47945349. Л. Мюхлер, Ф. Каспер, Б. Ян, С. Чадов, К. Фельзер, «Топологические изоляторы и термоэлектрические материалы», Phys. Статус Solidi RRL 7 , 91 (2013). https://doi.org/10.1002/pssr.20120641110. Д. Викрамаратне, Ф. Захид и Р. К. Лейк, «Электронные и термоэлектрические свойства материалов Ван-дер-Ваальса с кольцевыми валентными зонами», J. Appl. Phys. 118 , 075101 (2015). https://doi.org/10.1063/1.4928559, но в последние годы они также привлекли большое внимание в качестве трехмерных топологических изоляторов (3D TI). 11 11. М. З. Хасан и К. Л. Кейн, «Коллоквиум: Топологические изоляторы», Мод. Phys. 82 , 3045 (2010). https://doi.org/10.1103/revmodphys.82.3045 3D TI представляет собой объемный электронный изолятор, но имеет линейную дисперсию энергии около единственной точки касания зоны (Дирака) на поверхности из-за сильного спин-орбитального взаимодействия. Недавно в (Bi1 − xSbx) 2Te3 (BST) и Bi 2 − x Sb x Te 3 − y наблюдалось идеальное двумерное (2D) состояние поверхности Дирака в трехмерных ТИ с сильно изолирующим объемом. SE y (BSTS). 12 12. Андо Ю. Топологические изоляционные материалы // Журн. Физ. Soc. Jpn. 82 , 102001 (2013).https://doi.org/10.7566/jpsj.82.102001 Сосредоточив внимание на состояниях поверхности TI, теоретически были предложены некоторые потенциальные системы и устройства для реализации высокоэффективных термоэлектриков. 13–20 13. П. Гэми, РСК Монг и Дж. Э. Мур, «Транспортировка в плоскости и улучшенные термоэлектрические характеристики в тонких пленках топологических изоляторов Bi 2 Te 3 и Bi 2 Se 3 , Phys. Rev. Lett. 105 , 166603 (2010). https: // doi.org / 10.1103 / Physrevlett.105.16660314. Третьяков О.А., Абанов А., Синова Я. Дырчатые топологические термоэлектрики // Прикл. Phys. Lett. 99 , 113110 (2011). https://doi.org/10.1063/1.363705515. Р. Такахаши, С. Мураками, “Термоэлектрический перенос в топологических изоляторах”, Semicond. Sci. Technol. 27 , 124005 (2012). https://doi.org/10.1088/0268-1242/27/12/12400516. Ю. Сюй, З. Ган и С.-К. Чжан, «Повышенные термоэлектрические характеристики и аномальные эффекты Зеебека в топологических изоляторах», Phys.Rev. Lett. 112 , 226801 (2014). https://doi.org/10.1103/physrevlett.112.22680117. Х. Остерхаге, Дж. Гот, Б. Хамду, П. Гвоздз, Р. Циерольд и К. Нильш, «Термоэлектрические свойства топологического изолятора Bi 2 Te 3 , Sb 2 Te 3 , и Bi 2 Se 3 тонкопленочные квантовые ямы, Прил. Phys. Lett. 105 , 123117 (2014). https://doi.org/10.1063/1.489668018. Дж. Гут, Дж. Глушке, Р. Циерольд, М. Лейнсе, Х. Линке и К.Нильш, “Термоэлектрические характеристики нанопроволок классических топологических изоляторов”, Semicond. Sci. Tech. 30 , 015015 (2015). https://doi.org/10.1088/0268-1242/30/1/01501519. Х. Л. Ши, Д. Паркер, М. Х. Ду и Д. Дж. Сингх, «Соединение термоэлектрических характеристик и поведения топологического изолятора: Bi 2 Te 3 и Bi 2 Te 2 Se из первых принципов», Phys. Rev. Appl. 3 , 014004 (2015). https://doi.org/10.1103/physrevapplied.3.01400420. Т. Чиба и С. Такахаши, «Транспортные свойства на ионно-неупорядоченной поверхности топологических изоляторов: к высокоэффективным термоэлектрикам», J. Appl. Phys. 126 , 245704 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5131311 По данным предыдущих исследований, 14,15,20 14. Третьяков О.А., Абанов А., Синова Дж. Дырчатая топологическая термоэлектрика // Прикл. Phys. Lett. 99 , 113110 (2011). https://doi.org/10.1063/1.363705515. Р. Такахаши, С. Мураками, “Термоэлектрический перенос в топологических изоляторах”, Semicond.Sci. Technol. 27 , 124005 (2012). https://doi.org/10.1088/0268-1242/27/12/12400520. Т. Чиба и С. Такахаши, «Транспортные свойства на ионно-неупорядоченной поверхности топологических изоляторов: к высокоэффективным термоэлектрикам», J. Appl. Phys. 126 , 245704 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5131311 Одним из простейших подходов к достижению высокого значения ZT является введение поверхностной запрещенной зоны на поверхности ТИ. 14,15 14. Третьяков О.Абанов, Я. Синова, Дырчатые топологические термоэлектрики // Прикл. Phys. Lett. 99 , 113110 (2011). https://doi.org/10.1063/1.363705515. Р. Такахаши, С. Мураками, “Термоэлектрический перенос в топологических изоляторах”, Semicond. Sci. Technol. 27 , 124005 (2012). https://doi.org/10.1088/0268-1242/27/12/124005 Система с массивными дираковскими электронами на открытой поверхности ТИ может быть реализована путем гибридизации верхней и нижней поверхностей. 21,22 21. С. Сума, М.Комацу, М. Номура, Т. Сато, А. Такаяма, Т. Такахаши, К. Это, К. Сегава и Ю. Андо, «Спиновая поляризация щелевых поверхностных состояний Дирака вблизи топологического фазового перехода в TlBi (S1 − xSex ) 2 // Физ. Мезомех. Rev. Lett. 109 , 186804 (2012). https://doi.org/10.1103/physrevlett.109.18680422. М. Неупане, А. Ричарделла, Х. Санчес-Баррига, С. Сюй, Н. Алидуст, И. Белопольски, К. Лю, Г. Биан, Д. Чжан, Д. Марченко, А. Варыхалов, О. Рейдер, М. Леандерссон, Т. Баласубраманян, Т.-Р. Чанг, Х.-Т.Дженг, С. Басак, Х. Лин, А. Бансил, Н. Самарт и М. З. Хасан, «Наблюдение квантово-туннельно-модулированной спиновой текстуры в ультратонких пленках топологического изолятора Bi 2 Se 3 », Nat. Commun. 5 , 3841 (2014). https://doi.org/10.1038/ncomms4841 Этот механизм применяется к трехмерным ТИ с большим количеством дырок в объеме 14 14. Третьяков О.А., Абанов А., Синова Дж. Дырчатая топологическая термоэлектрика // Прикл. Phys. Lett. 99 , 113110 (2011). https: // doi.org / 10.1063 / 1.3637055 или в сверхрешетку, состоящую из трехмерного ТИ и пустого слоя. 23 23. Z. Fan, J. Zheng, H.-Q. Ван, Ж.-К. Чжэн, “Повышенные термоэлектрические характеристики в трехмерной сверхрешетке тонких пленок топологического изолятора”, Наноразмерные исследования. Lett. 7 , 570 (2012). https://doi.org/10.1186/1556-276x-7-570 В недавнем эксперименте был обнаружен большой коэффициент Зеебека в ультратонкой пленке BSTS из-за открытия зазора на поверхности за счет эффекта гибридизации. 24 24.Мацусита С. Ю., Хюинь К. К., Йошино Х., Ту Н. Х., Танабе Ю., Танигаки К. Термоэлектрические свойства трехмерного топологического изолятора: прямое наблюдение топологической поверхности и ее открытых состояний // Физ. Мезомех. Rev. Mater. 1 , 054202 (2017). https://doi.org/10.1103/physrevmaterials.1.054202 Напротив, поскольку поверхностная запрещенная зона также вызвана магнитным возмущением, нарушающим симметрию обращения времени, применение магнитного поля должно быть самым простым подходом. Однако магнитные поля величиной ∼10 Тл индуцируют очень маленькую подщелу (порядка нескольких мэВ) на поверхности трехмерных ТИ. 25 25. Дж. Г. Аналитис, Р. Д. Макдональд, С. К. Риггс, Дж. Чу, Г. С. Бобингер и И. Р. Фишер, «Двумерное поверхностное состояние в квантовом пределе топологического изолятора», Nat. Phys. 6 , 960 (2010). https://doi.org/10.1038/nphys1861 Альтернативный подход — магнитное легирование в 3D TI 26,27 26. Дж. Г. Чекельский, Дж. Йе, Ю. Онозе, Ю. Иваса и Ю. Токура, «Дирак. -фермионный ферромагнетизм в топологическом изоляторе. Phys. 8 , 729 (2012).https://doi.org/10.1038/nphys238827. I. Lee, CK Kim, J. Lee, SJL Billinge, R. Zhong, JA Schneeloch, T. Liu, T. Valla, JM Tranquada, G. Gu и JCS Davis, «Визуализация массового беспорядка Дирака по магнитным примесным атомам. в ферромагнитном топологическом изоляторе Crx (Bi0.1Sb0.9) 2 − xTe3 // Тр. Natl. Акад. Sci. США 112 , 1316 (2015). https://doi.org/10.1073/pnas.1424322112 или установление контакта ферромагнетика с эффектом магнитной близости, 28–31 28. Z. Jiang, C. Chang, C.Тан, П. Вэй, Дж. С. Мудера и Дж. Ши, “Независимая настройка электронных свойств и индуцированный ферромагнетизм в топологических изоляторах с использованием гетероструктурного подхода”, Nano Lett. 15 , 5835 (2015). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5b01. Т. Хирахара, С. В. Еремеев, Т. Ширасава, Ю. Окуяма, Т. Кубо, Р. Наканиши, Р. Акияма, А. Такаяма, Т. Хаджири, С. Идета и др. , «Крупнозонная магнитная топологическая гетероструктура, образованная подповерхностным внедрением ферромагнитного слоя», Nano Lett. 17 , 3493 (2017). https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.7b0056030. Чиба Т., Такахаши С., Бауэр Г. Э. Магнитосопротивление на топологических изоляторах, индуцированное магнитным приближением, // Phys. Ред. B 95 , 094428 (2017). https://doi.org/10.1103/physrevb.95.09442831. М. Моги, Т. Накадзима, В. Уклеев, А. Цукадзаки, Р. Йошими, М. Кавамура, К. С. Такахаши, Т. Ханашима, К. Какурай, Т. Арима, М. Кавасаки и Ю. Токура, «Большой аномальный эффект Холла в топологических изоляторах с проксимитизированными ферромагнитными изоляторами // Физ. мезомех.Rev. Lett. 123 , 016804 (2019). https://doi.org/10.1103/physrevlett.123.016804, который может вызвать большую поверхностную запрещенную зону порядка 100 мэВ. Известно, что ферромагнетизм в магнитно-легированных 3D-ТИ может развиваться посредством опосредованного носителями механизма Рудермана – Киттеля – Касуя – Йосиды (RKKY) и / или независимого от носителей объемного механизма Ван Флека. 32,33 32. X. Kou, Y. Fan, M. Lang, P. Upadhyaya, K. L. Wang, «Магнитные топологические изоляторы и квантовый аномальный эффект Холла», Solid State Commun.215-216 , 34 (2015). https://doi.org/10.1016/j.ssc.2014.10.02233. Y. Tokura, K. Yasuda, A. Tsukazaki, «Магнитные топологические изоляторы», Nat. Rev. Phys. 1 , 126 (2019). https://doi.org/10.1038/s42254-018-0011-5 В частности, открытая зазором магнитная поверхность ТИ демонстрирует квантовый аномальный эффект Холла, характеризующий топологическую природу двумерных массивных электронов Дирака, 36 36. C .-Z. Chang, J. Zhang, X. Feng, J. Shen, Z. Zhang, M. Guo, K. Li, Y. Ou, P. Wei et al., «Экспериментальное наблюдение квантового аномального эффекта Холла в магнитном топологическом изоляторе», Science 340 , 167 (2013). https://doi.org/10.1126/science.1234414 и, таким образом, можно было бы ожидать как новую платформу для изучения магнито-термоэлектрических свойств. В этой статье мы предлагаем ТЕ-модуль, использующий асимметричные поверхности магнитного ТИ (квантовый аномальный холловский диэлектрик). ), в котором вводится периодический массив полостей, заполненных двумя разными диэлектриками. Пара этих двух поверхностей, которые соединены друг с другом, действует как Π-образный переход p n с амбиполярной проводимостью, 34,35 34.Чен Ю. П. Энергоэффективные устройства на основе топологических изоляторов // Тр. SPIE Int. Soc. Опт. Англ. 8373 , 83730Б (2012). https://doi.org/10.1117/12.92051335. Д. Ким, П. Сайерс, Н. П. Бутч, Дж. Паллионе и М. С. Фюрер, «Термоэлектрическая мощность амбиполярного поверхностного состояния топологического изолятора Bi 2 Se 3 », Nano Lett. 14 , 1701 (2014). https://doi.org/10.1021/nl4032154, который можно рассматривать как термопару, состоящую из двух разнородных ТЭ материалов. 37 37.Т. Чиба, С. Такахаши, Т. Комине, «Амбиполярный генератор Зеебека на основе поверхностей топологического изолятора», Прил. Phys. Lett. 115 , 083107 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5109948 Таким образом, последовательное соединение термопары работает как TE-модуль как в режиме охлаждения, так и в режиме выработки электроэнергии. Используя теорию переноса Больцмана при конечных температурах, мы показываем, что ZT превышает 1 в низкотемпературном режиме ниже 300 К. Предлагаемое устройство можно использовать в качестве устройства управления теплом, которое требует точного управления температурой.

II. ПРЕДЛОЖЕНИЕ НА УСТРОЙСТВО

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ II. ПРЕДЛОЖЕНИЕ НА УСТРОЙСТВО << III. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СВОЙСТВА ... IV. ОБЗОР ДОСТУПНЫХ ДАННЫХ ССЫЛКИ Здесь мы проектируем ТЕ-модуль с использованием асимметричных поверхностей магнитного ТИ. На рис. 1 мы обобщаем концепцию предлагаемого устройства. На рисунке 1 (а) показан ТЕ-модуль, сделанный из пленки магнитного ТИ (квантовый аномальный холловский изолятор 36 36. С.-З. Чанг, Дж. Чжан, Х. Фэн, Дж. Шен, З. Чжан, М. Го, К.Ли, Ю. Оу, П. Вэй и др. , «Экспериментальное наблюдение квантового аномального эффекта Холла в магнитном топологическом изоляторе», Science 340 , 167 (2013). https://doi.org/10.1126/science.1234414), в котором вводится периодический массив полостей, заполненных двумя разными диэлектриками. Такие заполненные диэлектриком полости вызывают состояния металлической поверхности с открытыми зазорами, как показано на рис. 1 (c) желтыми линиями. В этой статье мы называем пару из двух полостей, соединенных проводом, «топологической термопарой», и ее структура схематически проиллюстрирована на рис.1 (б). Пара этих двух поверхностей, которые соединены друг с другом, действует как Π-образный переход p n с амбиполярной проводимостью, который можно рассматривать как термопару, состоящую из двух разнородных ТЭ материалов. Стоит отметить, что недавние эксперименты продемонстрировали одну поверхность с положительными носителями и противоположную поверхность с отрицательными носителями в гетероструктуре на основе магнитно-легированного 3D ТИ. 38 38. Y. Fan, X. Kou, P. Upadhyaya, Q. Shao, L. Pan, M.Lang, X. Che, J. Tang, M. Montazeri, K. Murata, L.-T. Чанг, М. Акьол, Г. Ю, Т. Ни, К.Л. Вонг, Дж. Лю, Ю. Ван, Ю. Церковняк, К.Л. Ван, “Управление спин-орбитальным моментом в магнитно-легированном топологическом изоляторе электрическим полем. Нат. Nanotechnol. 11 , 352 (2016). https://doi.org/10.1038/nnano.2015.294 Различие в типах носителей происходит из-за асимметрии инверсии структуры (SIA) между двумя прилегающими поверхностями на рис. диэлектрики. 37,39 37. Т. Чиба, С. Такахаши и Т. Комине, «Амбиполярный генератор Зеебека на основе поверхностей топологического изолятора», Прил. Phys. Lett. 115 , 083107 (2019). https://doi.org/10.1063/1.510994839. Дж. Ван, Б. Лянь, С.-К. Чжан, “Электрически перестраиваемый магнетизм в магнитных топологических изоляторах”, ФММ. Rev. Lett. 115 , 036805 (2015). https://doi.org/10.1103/physrevlett.115.036805 Эффективный гамильтониан для пары сопряженных поверхностей равен
H∓ (k) = ∓ℏvFσxky − σykx + mσz∓USIAσ0, (1)
где ∓ обозначает поверхности TI, прикрепленные к диэлектрику 1 (-) и 2 (+), U SIA обозначает SIA между двумя прилегающими поверхностями, σ 0 — это единичная матрица, а м соответствует поверхностная запрещенная зона.Для простоты мы не рассматриваем частицу-дырочную асимметрию в поверхностных зонах и предполагаем, что поверхностные состояния с открытой щелью имеют симметричную дисперсию энергии: Es ± (k) = ∓s (ℏvFk) 2 + m2∓USIA, в котором с = ± обозначает полосы верхней / нижней поверхности, которые схематически изображены на рис. 1 (c). Таким образом, последовательное соединение топологической термопары может работать как ТЕ-модуль как в режиме охлаждения, так и в режиме выработки электроэнергии. Для изготовления предлагаемого устройства можно использовать литографию наноимпринтов, которая позволяет нам создать форму для изготовления выпуклых полостей.Если толщина составляет около 10 мкм м, пресс-форма может создать множество субмикронных полостей. После формования рисунок электродов формируется фотолитографией в субмикронном масштабе.

III. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ II. ПРЕДЛОЖЕНИЕ УСТРОЙСТВА III. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА … << IV. ОБЗОР ДОСТУПНЫХ ДАННЫХ ССЫЛКИ Для моделирования ТЭ свойств предлагаемого устройства мы предполагаем появление ионных дефектов в объеме ТИ, а также на его поверхности, принимая во внимание эффект замещения элементов 3D ТИ для систематического контроля уровней Ферми. . 19,20 19. HL Shi, D. Parker, MH Du и DJ Singh, «Соединение термоэлектрических характеристик и поведения топологического изолятора: Bi 2 Te 3 и Bi 2 Te 2 Se from первые принципы ”, Phys. Rev. Appl. 3 , 014004 (2015). https://doi.org/10.1103/physrevapplied.3.01400420. Т. Чиба и С. Такахаши, «Транспортные свойства на ионно-неупорядоченной поверхности топологических изоляторов: к высокоэффективным термоэлектрикам», J.Прил. Phys. 126 , 245704 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5131311 Соответственно, на основе теории переноса Больцмана мы рассматриваем ионный беспорядок как случайно распределенный дальнодействующий потенциал кулоновского типа: Vcr = (e2 / ϵ) ∑i1 / | r − Ri | с концентрацией примеси n c и эффективной диэлектрической проницаемостью решетки ϵ . 20 20. Т. Чиба и С. Такахаши, «Транспортные свойства на ионно-неупорядоченной поверхности топологических изоляторов: к высокоэффективным термоэлектрикам», J.Прил. Phys. 126 , 245704 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5131311 Предполагая, что ансамбль усредняется по случайным некоррелированным примесям до самого низкого порядка по потенциалу рассеяния V c ( r ), мы можем получить время транспортной релаксации 20 20 Т. Чиба и С. Такахаши, «Транспортные свойства на ионно-неупорядоченной поверхности топологических изоляторов: к высокоэффективным термоэлектрикам», J. Appl. Phys. 126 , 245704 (2019).https://doi.org/10.1063/1.5131311
τ (Es ±) = τc (0) (Es ±) 1 + 3m2 (Es ±) 2−1, (2)
где τc ( 0) (Es ±) = Es ± / (π2ℏvF2nc) обозначает время транспортной релаксации для бесщелевого поверхностного состояния. Согласно теории линейного отклика, зарядовые (jcp) и тепловые (jQp) токи ( p = — для электрона и p = + для отверстия) могут быть описаны линейными комбинациями электрического поля E и градиента температуры T : (3)
jcpjQp = σp1SpTΠpκpT / σpE − ∇T4
где электрическая проводимость слоя σp = e2L0p (в единицах S = Ω −1 ) с зарядом электрона — e ( e > 0), коэффициент Зеебека Sp = L1p / (eL0pT ) (в единицах VK −1 ), коэффициент Пельтье Π p = S p T (в единицах V), воздуховод κp = [L0pL2p− (L1p) 2] / (L0pT) (в единицах Вт · K −1 ).Для применения E и ∇ T вдоль направления x коэффициенты Lnp ( n = 1, 2, 3) получаются как
Lnp = ∑s∫dk (2π) 2τ ( Es ±) (vs ±) x2 − ∂f (0) ∂Es ± pn (μ − Es ±) n, (4)
vs ± = ∇kEs ± / ℏ — групповая скорость носителей, f (0) равновесное распределение Ферми-Дирака и μ химический потенциал, измеренный от точки Дирака (Es ± = 0) исходной бесщелевой поверхностной зоны.Из-за переноса тепла фононами нам необходимо включить теплопроводность фононов κ ph (в единицах Вт K −1 м −1 ) в определение ZT . 3 3. Х. Дж. Голдсмид, Термоэлектрическая холодильная камера (Нью-Йорк, 1964). В предлагаемом устройстве поверхностные ленточные структуры двух смежных поверхностей предполагаются симметричными, так что ZT эквивалентен структуре отдельных поверхностей и становится максимальным.Используя уравнение. (4), добротность на поверхностях ТИ, следовательно, дается как 20 20. Т. Чиба и С. Такахаши, «Транспортные свойства на ионно-неупорядоченной поверхности топологических изоляторов: к высокоэффективным термоэлектрикам», J. Прил. Phys. 126 , 245704 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5131311
ZT = σpSp2Tκp + dκph = (L1p) 2L0p (L2p + dκphT) — (L1p) 2, (5)
где d — расстояние между двумя прилегающими поверхностями, играя роль фактора, связанного с отношением поверхности к объему.На рис. 2 (а) показан рассчитанный коэффициент Пельтье | Π p | как функция T для различных значений м . Как видно, коэффициент Пельтье увеличивается с увеличением как T , так и m . На этом графике, основанном на эксперименте в [5]. 3838. Ю. Фан, Х. Коу, П. Упадхьяя, К. Шао, Л. Пан, М. Ланг, Х. Че, Дж. Танг, М. Монтазери, К. Мурата, Л.-Т. Чанг, М. Акьол, Г. Ю, Т. Не, К. Л. Вонг, Дж. Лю, Ю. Ван, Ю. Церковняк и К.Ван Л. Управление спин-орбитальным моментом в магнитно-легированном топологическом изоляторе электрическим полем // Нат. Nanotechnol. 11 , 352 (2016). https://doi.org/10.1038/nnano.2015.294, примем плотность носителей 5,0 × 10 11 см −2 , что соответствует μ ≈ 65 мэВ, и возьмем v F = 4,0 × 10 5 мс −1 , как указано в работе. 4141. Т. Аракане, Т. Сато, С. Сума, К. Косака, К. Накаяма, М. Комацу, Т. Такахаши, З.Рен, К. Сегава и Ю. Андо, «Настраиваемый конус Дирака в топологическом изоляторе Bi 2 − x Sb x Te 3 − y Se y », Nat. Commun. 3 , 636 (2012). https://doi.org/10.1038/ncomms1639. Чтобы уменьшить перенос тепла за счет фононов, мы предполагаем тонкую пленку 3D ТИ толщиной d = 10 нм. Следует отметить, что топологическая поверхность доминирует в переносе в тонких пленках 3D-ТИ с d ≤ 14 нм, о чем сообщалось в недавних экспериментах. 40 40.S. Y. Matsushita, K. K. Huynh, K. Tanigaki, «Ультратонкая пленка трехмерных топологических изоляторов, полученная методом парофазной эпитаксии: преобладающий поверхностный перенос в широком диапазоне температур, обнаруженный с помощью измерений Зеебека», Phys. Ред. B 99 , 195302 (2019). https://doi.org/10.1103/physrevb.99.195302 На рисунке 2 (b) показана рассчитанная термоэлектрическая добротность ZT как функция от T для различных значений м . В отличие от коэффициента Пельтье, ZT имеет пик в диапазоне температур от 200 до 300 К.Это понятно, потому что, когда поверхностная запрещенная зона открывается, тепловые токи, вызванные эффектом Пельтье, и тепловой градиент частично компенсируются посредством соотношения (3) для E = 0 : jQ = L2p − σpΠp2 − ∇T / T , что привело к максимизации ZT . Поскольку предлагаемое устройство улучшает ZT в небольших масштабах с точки зрения d , мы предлагаем, чтобы наш ТЕ-модуль можно было комбинировать с оптоэлектронными устройствами, такими как охлаждающие лазерные диоды, которые требуют точных изменений температуры 1 1.Ф. Дж. ДиСальво, «Термоэлектрическое охлаждение и выработка электроэнергии», Science 285 , 703 (1999). https://doi.org/10.1126/science.285.5428.703, а также может использоваться для охлаждения биологических образцов, требующих точного контроля температуры в определенных местах.

IV. РЕЗЮМЕ

Раздел:

ВыбратьВверху страницыABSTRACTI. ВВЕДЕНИЕ II. ПРЕДЛОЖЕНИЕ УСТРОЙСТВА III. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СВОЙСТВА … IV. РЕЗЮМЕ << ДОСТУПНОСТЬ ДАННЫХ ССЫЛКИ

В итоге, мы предложили ТЕ-модуль с режимами охлаждения и выработки электроэнергии за счет использования асимметричных поверхностей магнитного топологического изолятора (квантового аномального изолятора Холла).Пара этих двух поверхностей, которые соединены друг с другом, действует как Π-образный переход p n с амбиполярной проводимостью, который можно рассматривать как термопару, состоящую из двух разнородных ТЭ материалов. Таким образом, последовательное соединение термопары работает как ТЕ-модуль. Используя теорию переноса Больцмана, мы продемонстрировали, что его эффективность, т. Е. ZT превышает 1 в низкотемпературном режиме ниже 300 К. Предлагаемое устройство можно использовать в качестве устройства управления теплом, которое требует чувствительных изменений температуры в самых разных условиях. приложений для мелкомасштабного охлаждения.

Самодельный охладитель Пельтье с регулятором температуры DIY

Как построить термоэлектрический мини-холодильник Пельтье с использованием модуля TEC1-12706 и переключателя контроля температуры W1209

Для этого проекта я использовал свой блок питания ATX с коммутационной платой ATX, чтобы создать самодельный мини-холодильник Пельтье или бокс-холодильник Пельтье с цифровым термостатом (W1209).

Идея пришла мне в голову, когда я искал дешевый термоэлектрический холодильник своими руками. Вместо классического компрессора в этих холодильниках для охлаждения используются модули Пельтье.Основное преимущество этих устройств заключается в том, что в них нет движущихся частей, нет хлорфторуглеродов (CFC), они управляются путем изменения подаваемого тока, они имеют более длительный срок службы и их легко заменить, если они когда-либо сломаются.

Проверьте эти модули Пельтье TEC12706 на Amazon (филиал)

Что такое термоэлектрический модуль Пельтье TEC-12706?

Эти модули Пельтье представляют собой керамический квадрат, содержащий два разных типа полупроводников. Модуль Пельтье действует как тепловой насос, когда к модулю подается электрический ток.Одна сторона Пельтье охлаждается, а другая нагревается. Есть два основных типа модулей, использующих эффект Пельтье; термоэлектрический охладитель (ТЭО) и термоэлектрический генератор (ТЭГ).

ТЭГ может выдерживать более высокие температуры и, как правило, более эффективен при большей разнице температур между горячей и холодной стороной. Эти модули в основном используются для генерации электрического тока путем нагрева одной стороны при сохранении холодной другой стороны. Они коммерчески используются для изготовления тепловентиляторов для дровяных печей.Дополнительную информацию о ТЭГах можно найти в другой моей публикации о термоэлектрических генераторах. С другой стороны, модуль Пельтье, который я буду использовать в этом проекте, представляет собой термоэлектрический охладитель (ТЕС). Существуют различные типы TEC, и я решил использовать TEC1 12706.

Для вашей информации, TE относится к термоэлектрическим. C обозначает нормальный размер по сравнению с маленьким размером (S). Цифра 1 представляет собой количество ступеней, обычно это один. Следующие числа используются для определения количества пар и текущего рейтинга.Число 127 означает, что имеется 127 пар полупроводников. Чем выше это число, тем более проводящим и эффективным будет этот модуль. Последнее число 06 указывает на текущую мощность этого модуля Пельтье. В этом случае номинальный ток TEC1-12706 составляет 6 ампер. Для получения дополнительной информации об этих устройствах Пельтье, не стесняйтесь читать больше в Википедии.

Насколько эффективны термоэлектрические модули Пельтье TEC-12706?

Эта эффективность модуля зависит от разницы температур между горячей и холодной сторонами блока Пельтье.Эти модули TEC более эффективны, когда разница температур между двумя сторонами ближе друг к другу. Таким образом, важно эффективно рассеивать тепло и холод, производимые с каждой стороны.

Для этого проекта я использую радиаторы, которые я взял со своего старого компьютера, но вы можете использовать радиаторы любого типа, какие только сможете найти. Для большей энергоэффективности радиаторы и модуль Пельтье следует собирать с использованием термопасты или теплопроводных силиконовых прокладок. Таким образом, тепло и холод будут беспрепятственно рассеиваться на радиаторах и увеличивать эффективность охладителя Пельтье.Я также использую компьютерные вентиляторы для рассеивания энергии на обоих радиаторах. Я использовал горячий клей, чтобы закрепить вентиляторы. Меньший нужно разместить над маленьким радиатором. Я использовал вентилятор на 24 В для внутренней стороны кулера, хотя я использую источник питания на 12 В. Таким образом снижается скорость вращения вентилятора и снижается выделяемое им тепло. Таким образом, ваш холодильник станет немного более эффективным.

Создание самодельного мини-холодильника Пельтье с использованием модуля Пельтье TEC-12706

Обязательно проверьте модуль Пельтье, прежде чем все подсоединять.Вы можете использовать батарею на 1,5 В, чтобы увидеть, какая сторона горячая, а холодная. Вы должны подключить большой радиатор и вентилятор к горячей стороне и использовать меньший радиатор и меньший вентилятор для холодной стороны. Чтобы построить мини-холодильник Пельтье, я использовал старую транспортировочную коробку из пенополистирола, которая была у меня под рукой. Опять же, чем больше утеплитель, тем эффективнее будет ваш самодельный холодильник. Я выбрал это, потому что было легко разрезать крышку и поместить в нее термоэлектрический модуль Пельтье.

AliExpress.com Товар — Элемент Пельтье TEC1-12706 термоэлектрический модуль Пельтье 12706 TEC 12V DIY холодильник Cooler Peltier TEC1-12706 diy electronic

Использование цифрового термостата W1209 для контроля температуры вашего самодельного холодильника Пельтье

Для управления температура моего самодельного холодильника Пельтье, я использую цифровой термостат W1209.Этот переключатель контроля температуры дешев и прост в использовании. Вы можете установить желаемую температуру с точностью до 0,1 градуса. Датчик будет контролировать питание, включая и выключая модуль Пельтье в зависимости от настроек. Проверьте схему проводов в конце этого поста, чтобы узнать, как все подключить к устройству Пельтье и источнику питания. Модуль Пельтье TEC-12706 теоретически может использовать до 6 ампер, поэтому для него требуется хороший источник питания. Я использовал старый блок питания ATX от своего компьютера и преобразовал его в настольный блок питания с помощью переходной платы ATX.

Эффективность самодельного кулера Пельтье

Я использовал горячий клей для крепления вентиляторов. Меньший нужно разместить над маленьким радиатором. Я использовал вентилятор на 24 В для внутренней стороны кулера, хотя я использую источник питания на 12 В. Таким образом снижается скорость вращения вентилятора и снижается выделяемое им тепло. Таким образом, ваш холодильник станет немного более эффективным. Можно ожидать, что разница между температурой кулера и окружающей средой составит 10-15 градусов Цельсия. По Фаренгейту она упала с 70 до 50 градусов.

Общие выводы о самодельном мини-холодильнике Пельтье

Этот кулер явно не так эффективен, как классический компрессорный холодильник, но это крутой электронный гаджет, дешевый и простой в сборке! Проверьте мою коммутационную плату ATX Instructables или мое видео на YouTube, чтобы получить дополнительную информацию о лабораторном блоке питания, используемом в этом проекте, и о том, как выполнить преобразование блока питания вашего компьютера ATX. Надеюсь, эта информация окажется для вас полезной.

Материал, необходимый для этого проекта самодельного кулера

Самодельный холодильник Пельтье:

— Модуль Пельтье TEC1 12706 (eBay) (AliExpress) (Amazon)
— Переключатель контроля температуры W1209 цифровой термостат (eBay) (AliExpress) (Amazon)
— Теплопроводящая силиконовая прокладка (eBay) (AliExpress)
-8см Компьютерный вентилятор (eBay) (AliExpress)
-4см Компьютерный вентилятор 24 В (eBay) (AliExpress)
-Транспортная коробка из пенопласта (или любой кулер, который у вас есть под рукой)
-Маленькие и большие радиаторы от старого ПК или любых радиаторов, которые могут быть у вас
-Электрические провода (я использую провода AWG14 и кабели Dupont)
-Пистолет для горячего клея

Преобразование источника питания ATX в лабораторный стол:

-ATX Плата Breakout Board (eBay) (AliExpress)
-Блок питания ATX (eBay)

Пожалуйста, посетите мою страницу с инструкциями, чтобы узнать больше об этом холодильнике Пельтье, сделанном своими руками.Также посмотрите мой предыдущий пост, чтобы узнать, как использовать цифровой мультиметр DT830B для измерения напряжения и силы тока.

Предупреждение и отказ от ответственности

Блок питания ATX может обеспечивать достаточный ток, чтобы вызвать серьезные травмы или смерть. Я не несу ответственности за несчастные случаи или повреждения. Не стесняйтесь использовать партнерские ссылки, представленные на этой странице. Цены такие же, анонимно, так что вы можете поддержать создание этих видео.

Купить Комплект охладителя Пельтье для термоэлектрического охлаждения

Полупроводниковые охладители — это одна из форм твердотельного охлаждения, в которой используются как полупроводниковые технологии, так и методы сборки электроники.Одним из таких примеров является комплект для сборки термоэлектрической холодильной системы Пельтье.

Комплект DIY представляет собой комплект для охлаждения полупроводников, в котором используется термоэлектрический охладитель TEC1-12706 6A, модуль Пельтье . В комплекте 2 радиатора: больший для более горячей стороны, а меньший — для более холодной. Чем больше радиатор, тем сильнее рассеивается тепло.

Вентилятор, также входящий в этот комплект, выполняет роль радиатора. Он прикреплен к большему радиатору.Термоэлектрический модуль Пельтье TEC1-12706 зажат между двумя радиаторами. Модуль снизит температуру.

Комплект в собранном виде занимает меньше места и идеально подходит для кондиционирования Pet Space (собачья будка, курица и т. Д.), Небольшого холодильника.

Примечание:
  1. Это разобранный комплект.
  2. В комплект не входит термоэлектрический модуль Пельтье TEC1-12706 , который можно приобрести на сайте Robu.in
  3. Допускается допуск 5% по всем размерам, так как это делается вручную.

Характеристики:
  1. Используя стиль холодильника GL, эффективно устраняет способность холодильной продукции к тепловой деформации при работе.
  2. Небольшой объем, не занимает места, установка проста.
  3. Этот охладитель полупроводников представляет собой одну из форм твердотельного охлаждения, в которой используются как полупроводниковые технологии, так и методы сборки электроники.
  4. Может использоваться как кондиционер для домашних животных (курица, маленькая собачка и т. Д.).) или маленький холодильник.

В коплект входит:

1 вентилятор охлаждения
1 марля для вентилятора
1 направляющая холодная пластина
1 радиатор
1 теплоизоляционная прокладка
1 комплект винтов

Гарантия 15 дней

На этот товар распространяется стандартная гарантия сроком 15 дней с момента доставки только в отношении производственных дефектов. Эта гарантия предоставляется клиентам Robu в отношении любых производственных дефектов.Возмещение или замена производятся в случае производственных дефектов.


Что аннулирует гарантию:

Если продукт подвергся неправильному использованию, вскрытию, статическому разряду, аварии, повреждению водой или огнем, использованию химикатов, пайке или каким-либо изменениям.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *