Peltier elemek vagy szabad áram a tűzből

A cikk tartalma

• Termoelektromos modul tervezése
• TEM-et gyűjtünk 5 V-ra
• Energiakemence

Egyszerű eszközök segítségével felhasználhatja a fűtési levegő vagy folyadékok hőveszteségét. Ebben a cikkben megmutatjuk, hogyan lehet felhasználni a kályhák, kazánok és a nyílt tüzek pazarló energiáját kis egyenértékű elektromos árammá történő átalakításával..

Bármely kémiai folyamat különféle energia kibocsátásával történik. Olyan erős forrást, mint az égés, mindig használták. Nevezhetjük elsődleges hő- és fényforrásnak. A földön szinte minden anyag ég, miközben különböző mennyiségű hőt és fényt bocsát ki. A hőenergia villamos energiává történő átalakítása nem nehéz, ha kéznél van működő gőzturbina, hasonlóan a CHP-hez. Ez egy terjedelmes és összetett eszköz, amely valószínűleg nem talál helyet egy vidéki ház kazánházában. Megpróbáljuk kihasználni a kályhafűtés vagy a vízmelegítés által generált hőt.

A Peltier-effektus a hőmérsékleti különbség jelensége, amikor két különböző típusú hővezető (p-típusú és n-típusú) hőelemek kölcsönhatásba lépnek, amikor egyenáram halad át rajtuk. A Seebeck-hatás a Peltier-effektus következménye, amikor elektromos áram keletkezik, amikor az egyik hőelemet felmelegítik. A folyamat termodinamikáját nem részletezzük részletesen – ezt az információt, amelyet nehéz megérteni, könnyen megtalálhatjuk a referencia irodalomban. Érdekelnek az eredmények és azok gyakorlati felhasználásának lehetőségei..

Termoelektromos modul tervezése

A termoelektromos modul (TEM) sok hőelemből áll, amelyeket egy rézlemez csatlakoztat. A hőelem mezőt két kerámialap közé ragasztják. Ilyen modult csak a gyárban lehet összeszerelni. De több TEM-et össze lehet szerelni saját igényeihez otthon. A Peltier-Seebeck elemek szabadon kaphatók speciális üzletekben (és weboldalakon), amelyek technológiai berendezéseket árusítanak.

TEM-et gyűjtünk 5 V-ra

Amire szükséged van:

• TEC1-12705 Peltier modul (40×40) – 2 db;
• állandó feszültségű fokozó átalakító EK-1674;
• 3 mm vastag duralumin lemez;
• víztartály tökéletesen sima fenekű (vödör);
• forró ragasztó;
• forrasztópáka.

Kihúztunk két azonos lemezt egy duralumin lemezből, egy kicsit több, mint két modul, amelyek egymás mellett helyezkednek el. Rögzítjük a lemezeket a modulokon mindkét oldalon forró olvadékragasztóval. Rögzítjük (forró olvadással) a kapott „szendvicset” a vödör aljára. Egy ilyen konstrukciót már fel lehet tüzet gyújtani, de a kimeneten haszontalan 1,5 V lesz. A jellemzők javításához szükségünk van egy fokozatos átalakítóra, amelyet az áramkörbe forrasztunk. Ez növeli a feszültséget 5 V-ra, ami már elegendő egy mobiltelefon feltöltéséhez..

Figyelem! Az átalakító mérete 1,5×1,5 cm. Szakmai ismeretek hiányában a forrasztást szakemberre kell bízni.

A hőmérsékleti különbséget úgy tervezzük, hogy az egyik oldalát (kemencéből vagy lángból) melegítjük, a másik oldalt lehűtjük (kanál víz). Természetesen, minél nagyobb a különbség, annál hatékonyabb lesz a modul működése. Ezért a mikrogenerátor üzemmódban való működéshez viszonylag alacsony vízhőmérsékletre van szükség a kanálban (jobb, ha időszakosan cseréli). Az áhított 5 V generálásához elegendő egy szerkezetet égő gyertyával üveglapra tenni.

Több modul arányos kombinálásával hatékonyabb energiatermelő rendszert kapunk. Ennek megfelelően a szerkezet növelésével arányosan növeljük a hőcserélőt. Ebben az esetben a lehűlendő felületet teljesen le kell fedni egy tartály vízzel (a legegyszerűbb és legolcsóbb lehetőség).

Minden annyira egyszerű, hogy azonnal felmerül a vágy, hogy több modult összegyűjtsön egy rendszerbe, és 220 V-ot generáljon a tűzből. Ezután dugja be az olajmelegítőt vagy a légkondicionálót. Egy ilyen egyszerű rendszernek vannak hátrányai, és a legfontosabb az alacsony hatékonyság. Ez általában nem haladja meg az 5% -ot. Ez viszonylag alacsony, 0,5 – 0,8 A áramszilárdsághoz és nagyon alacsony teljesítményig – akár 4 W-ig vezet.

Egy szivattyú vagy izzólámpa esetében ez elhanyagolható, de elégséges a következőkhöz:

• akkumulátorok töltése motorkerékpárig (a követelményekkel arányos opciókban);
• világító diódás (LED) lámpák működtetése;
• rádióvevő.

Télen a kívül található hőforrásra elhelyezett rendszer a lehető leghatékonyabban fog működni..

Az 5 V-os hőelektromos mikrogenerátor összeszereléséhez szükséges anyagok költsége:

Név	Ár, dörzsölje.	jegyzet
TEC1-12705 Peltier modul (40×40) * – 2 db..	600	Ár 2 db-ig.
EK-1674 DC feszültségnövelő konverter	320
Dúralumínium	300	Munkalap vödör változathoz
Forró olvadékragasztó Radial	150	2 ml
Merítőkanál	száz	Új
Anyagok összesen	1470

* – ezt az elemmodellt ár okokból választották ki. A szállító társaságok TEM-jeinek választéka meglehetősen széles, ami lehetővé teszi a termelékenyebb (legfeljebb 8 V) modellek kiválasztását (ezek jelentősen drágábbak).

Az ilyen kivitelű gyári termékek csak most kezdődnek meg az értékesítésben. A sorozatgyártást kis tételekben végzik, és a sorozat kicsi. Egy ilyen „vödör” ára 2500 rubeltől kezdődik.

A gyári hőgenerátor egy olyan eszköz, amely a Peltier-Seebeck effektuson alapszik, és közvetlenül rögzíthető egy fűtött felületre. A fent leírt konstrukciótól megkülönbözteti gyári kialakítása (ami megbízhatóságot jelent), a folyékony hőcserélő hiánya (ahelyett – a léghűtéshez használt uszonyok) és a magasabb ár.

A szokásos „utazási” hőgenerátor a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

Feszültség	13.5V
Jelenlegi erő	0,16 A
Erő	2,2 W
Súly	1,6-2 kg
Páncélozott kábel	Igen
túlmelegedés elleni védelem	Igen
Szabványos csatlakozók halmaza	Igen
Méretek (kb.)	150x150x200 mm
Ár	7000-től dörzsölje.

Mint az táblázatból látható, a gyári megbízhatóság és a hasznosság nem olcsó. Ugyanakkor nem mondhatjuk, hogy funkcionálisan jobb, mint a vödör házi készítésű verziója. A lenyűgöző 13,5 V-os sebesség felgyorsítja a mobiltelefon töltését, de a túrán 2 kg súlyt kell magával hordoznia, ami megfizethetetlen luxus (a készülék méretét figyelembe véve). És természetesen az ár arra készteti magát. Ehhez az összeghez nem „termikus vödröt”, hanem „termikus serpenyőt” gyűjthet, és nyugodtan töltheti fel laptopját. És még egy árnyalat – a készüléket még mindig fémlemezre kell rögzíteni nyílt tűz esetén.

Általában véve ez egy kellemes és kényelmes kiegészítés azok számára, akiknek nincs probléma a pénzzel és a csomagtartóban lévő szabad helytel..

Energiakemence

A mai napig az energiakemence a TEM mindennapi életében való alkalmazásának apoteózise. Ez egy gyári termék, valójában bármilyen típusú szilárd tüzelőanyaggal felszerelt tűzhely egy integrált hőelektromos modullal. Ideális vadászházakhoz, nyaralókhoz, távoli téli telepekhez és általában bármilyen élethez, a civilizációtól távol. Autonóm használatra tervezték (perifériás hűtőbordák nélkül), csak kandallóval és kéményekkel rendelkezik. Biztosítja az étel készítését. A legerősebb Peltier-Seebeck elemeket erre a kemencére telepítik..

Energiakemence jellemzői:

kimeneti teljesítmény	25-50 W
Kimeneti feszültség	12 in
Firebox hangereje	30-60 liter
Súly	30-60 kg
Hőenergia	4-6 kW
Stabilizátor	Igen
Gyári csatlakozók	Igen
túlmelegedés elleni védelem	Igen
Ár	23 000–40 000 rubel.

Noha a sütő hordozható, ez határozottan a „nehézsúlyú osztály” a háztartási készülékek között. Az energiakemence feladatköre azonban igen széles – akár akkumulátorokat is tölthet, akár egész helyiségeket LED-es lámpákkal megvilágíthat. Talál helyet az expedíciós kocsivonatban és a terepjáró vadászgépben, a műszaki szobában és az országban. Más szavakkal, ebben az esetben mindig van hőforrásunk, csak üzemanyagot kell találni.

Az niche-ben az energiakemence pótolhatatlan, bár a gyártó által deklarált élettartam – 10 év – kissé aggasztó. Meg kell jegyezni, hogy ugyanúgy, mint a termogenerátorban, a test minden részét megelőzően (vagy vészhelyzetben) cserélni lehet..

A termoelektromos modulok rendkívül érdekes tárgyak. A leírt alkalmazási módszereken kívül ezeket víz és légkondicionáláshoz is használják. Ebben az esetben egy egyenáramot táplálnak ugyanabba az elembe, és „ellenkező irányban” működik – lehűti a levegőt. Ezt a technológiát sikeresen alkalmazzák az autós klímaberendezésekben és vízhűtőkben, az autóiparban és a mikroprocesszorok gyártásában. Ezeket az eszközöket a következő cikkben írjuk le..