Ich habe in fast allen Konfigurationen gesehen, dass Peltier-Elemente mit riesigen Kühlkörpern auf der heißen Seite montiert sind, verglichen mit winzigen auf der kleinen Seite.
Ist dies nur eine Möglichkeit, die Notwendigkeit eines Kühlkörpers auf der heißen Seite zu erklären? Oder gibt es echte Vorteile eines kleineren Kühlkörpers auf der kalten Seite? Würde ein Element mit gleich großen Kühlkörpern besser funktionieren (niedrigere Temperatur auf der kalten Seite erzeugen)?
Antworten:
Die Peltier-Zelle erzeugt auf der heißen Seite viel mehr Wärme als auf der kalten Seite. Der Unterschied ist einfach die Kraft, mit der Sie es pumpen. Zumindest etwa 2,5x mehr und bei großen Temperaturunterschieden mehr.
Die unterschiedlichen Kühlkörpergrößen gleichen dies einfach aus.
Dies ist eine vereinfachte Erklärung, sollte jedoch erklären, warum der Kühlkörper kleiner als der Kühlkörper ist:
Ein Peltier-Kühler pumpt Wärme von der kalten Seite zur heißen Seite, und zusätzlich erzeugt ein Peltier-Kühler zusätzlich zu der Wärme, die er pumpt, Wärme .
Der Qmax einer Peltier-Einheit (die Menge an Watt, die sie pumpen kann) wird mit null Delta T (der Temperaturdifferenz zwischen der kalten und der heißen Seite) bewertet. Zusätzlich nimmt die Fähigkeit eines Peltier-Kühlers, Wärme zu pumpen, mit steigendem Delta T ab.
Irgendwann (abhängig vom Design der Peltier-Einheit usw.) pumpt der Peltier null Watt (BTU) Wärme, wenn Delta T zu hoch ansteigt.
Um auf der kalten Seite die kältesten Temperaturen zu erzielen, möchten Sie auf der heißen Seite so viel Wärme wie möglich abführen können. Dies muss die vom Peltier erzeugte Wärme einschließen.
Dies zusammen mit der abnehmenden Wärmepumpenfähigkeit bei steigendem Delta T bedeutet, dass der Kühlkörper kleiner als der Kühlkörper ist, sodass das System einen hohen (oder höheren) Leistungskoeffizienten (COP) aufweist als ein System mit gleicher Größe kalt und heiß Temperatur fällt.
Hoffe das erklärt es.
Ein Peltier-Element erzeugt einen Wärmefluss von der kalten zur heißen Seite. Das bedeutet, dass:
Wärme und Strom sind die Eingangsenergiequellen. Um zu arbeiten, muss es mindestens das abführen, was hineingeht. Andernfalls wird die verbleibende zusätzliche Energie das Element überhitzen und zerstören.
Deshalb sind die Kühlkörper auf der kalten Seite kleiner als die auf der heißen Seite.
Wenn Sie den Kühlkörper auf der kalten Seite vergrößern, kann er mehr Wärme aufnehmen. Um diese Wärme abzugeben, muss der Kühlkörper auf der heißen Seite wieder größer sein.
Es wird irgendwo eine Grenze geben, an der die kalte Seite nicht mehr Wärme absorbiert. Wenn jedoch jemand minimale Kosten entwirft, möchten Sie den kleinsten Kühlkörper, der noch funktioniert. Dies bedeutet, dass der Kühlkörper auf der heißen Seite größer ist als auf der kalten Seite.
Es gibt wirklich keine Rechtfertigung dafür. Die beiden Kühlkörper können beliebig groß sein. Es ist nur eine Frage, wie viel Wärmewiderstand Sie zwischen jeder Oberfläche des Peltier-Geräts und seiner jeweiligen "Umgebungs" -Umgebung haben möchten.
Der kälteste Punkt in einem Peltier-basierten System ist das kalte Gesicht des Geräts selbst; das, was es kühlt, muss notwendigerweise wärmer sein; Andernfalls würde keine Wärme ins Gesicht fließen. Ebenso ist das heiße Gesicht der heißeste Punkt im System.
Die Größe jedes Kühlkörpers bestimmt seinen Wärmewiderstand. Der Wärmewiderstand multipliziert mit dem Wärmestrom bestimmt das Delta-T zwischen der Peltier-Vorrichtung und der Umgebung. Im Allgemeinen möchten Sie, dass das Delta-T auf jeder Seite so klein wie möglich ist, also verwenden Sie den größten Kühlkörper, der passt.
Oft kommt es darauf an, dass der zu kühlende Raum ziemlich kompakt ist und daher nur ein kleiner Kühlkörper auf diese Seite passt. Manchmal wird auf dieser Seite ein kleiner Lüfter verwendet, um die Wirksamkeit zu verbessern. Ein sekundäres Problem ist, dass es bei großen Kühlkörpern auf beiden Seiten des Geräts schwierig sein kann, den Raum zwischen ihnen effektiv zu isolieren. Wenn die Wärme vom Kühlkörper auf der heißen Seite direkt auf den Kühlkörper auf der kalten Seite fließt, beträgt der Gesamtwirkungsgrad von Das System ist reduziert.