Вы когда-нибудь задумывались о том, чтобы иметь небольшой портативный холодильник для охлаждения воды, напитков и соков во время летних прогулок?
Охлаждение переменного тока является наиболее распространенным способом охлаждения в холодильнике или комнате. Но это тяжелый процесс, который требует значительного количества электроэнергии и громоздкого электрического оборудования для выполнения этой задачи.
К счастью, можно сделать холодильник, в котором еда будет оставаться прохладной, используя портативную батарею постоянного тока и то, что называется эффектом Пельтье.
Что такое эффект Пельтье?
Термоэлектрические охладители или устройства на эффекте Пельтье представляют собой сравнительно миниатюрные устройства, используемые для охлаждения или нагревания. Устройства Пельтье используют постоянный ток для охлаждения, в отличие от обычных холодильников или кондиционеров, которые используют переменный ток. Эффект Пельтье — это процесс, при котором при пропускании постоянного тока через цепь, состоящую из двух проводников с разными материалы, тепло из одного соединения отводится, заставляя его становиться холодным, а другое соединение поглощает тепло, заставляя его охлаждаться. стать горячим.
Можно также заметить, что если изменить полярность тока, то соединение, которое ранее было холодным, становится горячим; в то время как соединение, которое было горячим до изменения полярности тока, становится холодным.
Использование термоэлектрических устройств Пельтье для контроля температуры
Вышеупомянутое явление создает возможность для разработки устройства, способного отводить и отводить тепло. Если вы поместите более холодный спай на горячую поверхность или устройство, от которого требуется отводить тепло, а более горячий спай радиатор, вы можете охлаждать поверхность или устройство. Кроме того, вы можете поддерживать постоянную оптимальную температуру для хорошей производительности.
Как построить мини-холодильник постоянного тока
Мы будем использовать концепцию, упомянутую выше, для проектирования холодильника постоянного тока. Мини-холодильник является целевым дизайном, однако его можно масштабировать до холодильника среднего размера, используя несколько устройств с эффектом Пельтье, используя ту же технику.
Что тебе понадобится
Необходимое оборудование следующее:
- Модуль Пельтье (TEC1-12706) с подключенными проводами.
- Два радиатора.
- Аккумулятор постоянного тока 12 В или блок питания постоянного тока.
- Коробка (внутренняя часть должна быть из непроводящего тепло материала, такого как дерево, картон или пенопласт)
- Два вентилятора Электроника Delta FFB0412HN на ребрах радиатора для принудительной конвекции
- Термопаста
- Электрические провода
Термоэлектрическое охлаждающее устройство Пельтье, которое мы здесь используем, представляет собой устройство постоянного тока с оптимальным рабочим напряжением 12 В постоянного тока, которое потребляет ток почти 6 А (72 Вт). Рабочее напряжение не должно превышать 15 В постоянного тока. Не включайте устройство Пельтье без радиатора. Если он используется даже кратковременно, он может превысить максимальную рабочую температуру соединения устройства и привести к снижению производительности или полному отказу устройства.
Шаг 1: Подготовьте коробку
Теперь возьмите пустую коробку из теплоизоляционного материала. Для этой демонстрации мы использовали картон. Сделайте отверстие или полость в соответствии с размерами устройства Пельтье TEC1-12706 (т.е. 40 мм x 40 мм) для конструкции мини-холодильника. Поместите устройство Пельтье прямо в полость, которую вы создали в коробке.
Шаг 2. Разместите радиаторы на устройстве Пельтье.
Теперь поместите радиаторы на оба перехода устройства Пельтье. Каждый переход устройства Пельтье соединен с радиатором. с использованием высокопроводящей термопасты. Термопаста обеспечивает плавный поток тепла между каждым переходом Пельтье и базовой пластиной радиатора, в то время как не позволять горячему спаю становиться слишком горячим, а холодному спаю слишком холодным, чтобы повредить узел.
Радиатор повышает эффективность устройства Пельтье за счет регулярного поддержания потока воздуха. Это связано с тем, что теплообмен между окружающим воздухом и устройством Пельтье увеличивается из-за большой поверхности. площадь, предоставляемая радиатором для отвода тепла от внутреннего перехода и отвода тепла через внешний узел. Для хорошей конструкции рекомендуются радиаторы с большими ребрами и большей площадью поверхности.
Шаг 3: Прикрепите вентиляторы
Теперь прикрепите ваш выбор фаната на каждом ребре радиатора. Принудительная конвекция, обеспечиваемая вентилятором, увеличивает скорость воздушного потока через ребра радиатора, что позволяет увеличить отвод тепла.
В этом проекте используются бесколлекторные вентиляторы постоянного тока 12 В (Delta electronics FFB0412HN) с воздушным потоком 10,6 кубических футов в минуту. Каждый вентилятор потребляет менее одного ватта энергии от батареи. Однако можно использовать вентилятор с большим потоком воздуха для лучшей производительности.
Будьте осторожны, чтобы не соединить переходы устройства через металлический интерфейс, например, винт, установленный на радиаторах, чтобы избежать короткого замыкания тепловых спаев. Это может привести к значительному ухудшению характеристик холодильника с устройством Пельтье, так как тепловой поток может проходить кратчайшим путем через металлический винт и т. д.
В случае, если винты не могут быть установлены из-за теплового короткого замыкания между двумя радиаторами, вы можете использовать клей, чтобы прикрепить радиаторы к коробке. Однако между радиатором и устройством Пельтье обязательно следует использовать пасту для теплоотвода.
Шаг 4: Включите питание с помощью 12 В постоянного тока
Теперь соедините контакты прибора Пельтье и провода вентиляторов с батареей 12 В постоянного тока. Аккумулятор должен иметь емкость по току, чтобы обеспечить постоянный ток 7А. Для этого одного модуля Пельтье с вентиляторами достаточно батареи емкостью 10 Ач или более. Установите полярность напряжения контактов устройства таким образом, чтобы внутренняя сторона коробки была более холодной, а внешняя – горячей, отводя тепло из коробки для охлаждения.
Теперь соедините провода с батареей, чтобы устройство могло потреблять ток. Внимательно следите за током, потребляемым от батареи. Оно должно находиться в пределах, указанных производителем устройства Пельтье. Позвольте системе принимать ток в течение некоторого времени и наблюдайте за напряжениями и токами в безопасных пределах.
Через несколько мгновений вы почувствуете более холодный воздух внутри коробки. Вы можете добавить бутылки с водой и соки, чтобы охладить их. Теперь накройте коробку для использования в качестве мини-холодильника. Для надежной работы можно добавить регулятор температуры для защиты устройства Пельтье от превышения эксплуатационных пределов.
Вы сделали мини-холодильник своими руками
Теперь вы можете собрать мини-холодильник, используя элементы Пельтье и несколько других простых компонентов. Модули эффекта Пельтье также можно использовать для контроля температуры в таких приложениях, как охлаждение в электронных устройств, схем и систем, где недорогая и легкая система охлаждения необходимый.
