Peltier设备可以级联吗?


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Peltier设备能否级联以产生更大的温差?就像将一个安装在花药上一样,将最大差异从60摄氏度增加到120摄氏度。

Answers:


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是的,这是定期进行的。但是,根据单个设备的限制(最低和最高温度)和影响(例如通过堆栈的总热阻),您可以达到的目标是有限的。最终您到达了热量通过烟囱的“反向泄漏”(随着端到端温度差而上升)的程度,等于烟囱的除热能力。

另一个问题是Peltier设备的相对效率低下。通常,从每个设备热端出来的热通量大约是进入冷端的热量的3至5倍。当您堆叠设备时,每个设备都必须比前一个大得多,从而导致尺寸过大的问题(这又回到了热泄漏问题)。


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有效使用帕尔贴进行加热而不冷却时,是否还会存在此问题?
joaocandre 2014年

我想这是双向的。这只是关系到模块的热传导...
托马什Zato -恢复莫妮卡

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对于泵送热量,反向泄漏不会有多大影响,但是您将很快通过多个阶段达到结温。除非使用一些非常关键的节能措施,否则使用堆叠的珀耳帖元件进行加热似乎是不经济的(电阻器要简单得多)。通过清除环境,您可以节省大约20%的能源。
KalleMP '16


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它们肯定可以级联,但是问题是,温暖的阶段比寒冷的阶段具有更多的传热能力。

AFAIK最有效的热电元件的传输系数约为100%,这意味着它们消耗能量并从冷侧每传输1 W产生1 W的热量(基于压缩机的冰箱大约有300%,每1 W功率传输3 W的热量)。

假设您需要从设备转移大约1 W的热量。然后,最冷的阶段在其热端会产生2 W的热量,所有热量都应在下一阶段转移。下一阶段将产生4 W的热量。然后是8 W,依此类推。

级联的珀耳帖应该看起来像这样:

在此处输入图片说明


我想知道该设备用于什么用途-您是否还有其他数据?看起来很漂亮。
太空猫理查德(Richard the Spacecat)'18年

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适用于APD单光子计数器的低噪声光电二极管。还有红外热传感器/成像器。我找到了一个列表:tec-microsystems.com/about-us.html
wbeaty

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是。如果适当考虑电流和热流,则可以分级多个单级珀耳帖。您会看到,多级设备通常在较冷的阶段具有减小的物理面积。这是因为在每个连续的阶段中,随着“较冷的阶段”必须泵送来自较冷的阶段的热能以及较冷的阶段的电阻损耗,在每个连续阶段中可用的“冷却度”数量会减少。

由于珀耳帖冷却器的电输入效率低,冷级必须在比正在冷却的较热级低得多的电输入下运行。很容易用来自较冷级的直流输入的热能淹没较热级,而根本没有净冷却。


我对产生的热量最感兴趣,因此,如果我堆叠两个便宜的60W珀耳帖设备(例如[这些] [1]),我将无法实现两倍的dT,但是我仍然可以达到+ 100C左右吧?[1]:ebay.com/itm/...
joaocandre

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@joaocandre-关于现在,您需要告诉我们您真正想要实现的目标,并在实际要求与陈述的要求不符时,尝试以1000增量避免死亡。您想达到什么目的?您是否要制造热泵,冷却器,...?什么样的期望dT。什么环境温度和输出目标温度?为什么?
罗素·麦克马洪

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在实践中,直接堆叠Peltier模块是有问题的。所需的散热量很大。您可以将系统中的Peltier串行阵列(堆叠)视为必须“启动”的机器。

如果散热太大,则永远需要花费时间才能开始加热/冷却。这可以通过使用带有散热器的风扇,然后在启动时将风扇节流到低位来轻松补偿。

尽管我无法理解基于Peltier的供暖的优势,但在针对同一任务在供暖和制冷之间进行切换的系统中却无法理解。

电阻元件比珀耳帖加热元件更耐用,更易于控制,因为它们可以多次硬循环。

我用于堆叠的多个Peltier模块的设计是在输出侧的散热器/风扇与完成的铜排之间放置一个12706,该铜排是放电时宽度为12706的两倍。

在铜排的另一侧,有两个机械并联的12706s,最后一个排放侧有一个沉重的铝制散热器/风扇。

各个珀耳帖(TEC)元件并联连接。我用最大15ADC,12VDC,RTD规范的线性PSU,恒定电压驱动12706s的并行阵列。

线性PSU本身效率低下。因此,受RTD约束的SMPS(效率> 90%)是一种更有效的选择。

该系统用于冷却(在室温环境下达到-12C),但是如果将其反转,它将可以加热。珀耳帖元件不得加热到制造时所用焊料的温度以上。粗心或经验不足的实验很容易实现这一目标。

您只想确保(2)件事:不要从热侧散发出过多的热量,因为传热取决于两侧的温差。TEC模块的属性具有特殊的局限性。

如果热端不够热,则系统将不会传递热量,并且功耗会很低。而且,传热不会寄生,不会耗尽冷气,因此整个阵列只是一个加热器。这可能会使TEC(Peltier)模块中的焊料熔化。

我发现TEC模块上最有用的规格是热侧和冷侧的最佳额定温度范围。除电输入外的所有其他内容都可以通过实验得出。但是,如果尝试使用不正确的高温和低温来获得指定的deltaT,则可能无法获得模块的全部传热能力。

优质TEC模块所获得的许多优点是,它们在额定温差较低时工作。66C增量可以是44C-100C或0C-66C。

并非所有deltaT> = 66C的TEC模块都可以在delta 0C-66C或更低的温度下正常运行。它们可能会在delta 44C-100C处提供最大的热传递。通常,冷侧的温度越低,对系统的要求就越高。

还要求在TEC模块及其接口之间使用导热接口化合物。没有TEC模块直接与大气连接。Peltier模块的两边总是有东西。

我“无法”获得令人满意的结果,直接将12712堆叠到12706的热侧。


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在2009年左右,我准备了一个这样的低温冷却器,它使用3级Peltier堆栈和销量最大的带7条热管的风冷PC视频卡冷却器(您可以在出版物中搜索ROFLEX碘仪器)。

后来,客户希望在我周围制作更多的副本,并要求Peltier板工厂到他应该使用的空气冷却器。我很自豪地听到一个答案:使用任何类型的空气冷却器,用我们的血小板完全不可能冷却任何东西。珀尔帖的问题不只是热量本身,而是散热器接触位置平方厘米上的热量强度。血小板的尺寸相当小,大约为4x4或2x2 cm,因此100W的热流不止于此。

实际上,在我的情况下,三级联动血小板在终板之间的差异为116 C,接近理论上的边界,因此在热带气候下我必须产生稳定的负45C。

今年我需要得到更多,非水冷散热器的-100C温度为1 cm3,而目标是+ 50C空气。有一阵子我完全不确定。

我写这篇文章的目的是确保-45 C确实可行,但要深入得多。理论说,四分之三以上的血小板会损害过程而不是促进过程。


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是的,为此目的实际上出售了微型设备。您甚至可以在每个阶段购买使用适当材料制成的现成堆栈,以减轻热饱和问题(如果我记得它们通过将Sb替换为BiTe在顶部使用了更高效率的过程),我有计划尝试冷却SH21Pd97的样品?承压下行至接近低温,看看电阻急剧下降,并复制与碧-2223相同的实验与后来那几个调整控制可以提高锝达20%。通过调谐红外激光甚至可以增强激光。

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