Jeste li se ikada zapitali o malom prijenosnom hladnjaku za hlađenje vode, pića i sokova tijekom ljetnih izleta?
AC hlađenje je najčešći način hlađenja u hladnjaku ili prostoriji. Ali ovo je zahtjevan proces koji zahtijeva značajnu količinu električne energije i glomazan električni hardver za obavljanje ovog zadatka.
Srećom, moguće je napraviti hladnjak koji održava hranu hladnom pomoću prijenosne DC baterije i nečega što se zove Peltier efekt.
Što je Peltierov efekt?
Termoelektrični hladnjaci ili uređaji s Peltierovim efektom relativno su minijaturni uređaji koji se koriste za hlađenje ili grijanje. Peltier uređaji za hlađenje koriste DC (istosmjernu struju), za razliku od konvencionalnih hladnjaka ili klima uređaja koji koriste izmjeničnu struju. Peltierov efekt je proces u kojem, ako istosmjerna struja prolazi kroz krug koji ima dva različita vodiča materijala, toplina iz jednog spoja se uklanja, uzrokujući njegovo hlađenje, a drugi spoj apsorbira toplinu, uzrokujući postati vruće.
Također se može primijetiti da ako je polaritet struje obrnut, spoj koji je prethodno bio hladan postaje vruć; dok spoj koji je bio vruć prije okretanja polariteta struje postaje hladan.
Korištenje termoelektričnih Peltier uređaja za kontrolu temperature
Gornji fenomen stvara priliku za dizajn uređaja koji može izdvajati i uklanjati toplinu. Ako postavite hladniji spoj na vruću površinu ili uređaj iz kojeg je potrebno odvesti toplinu, a topliji spoj ide na rashladno tijelo, možete održavati površinu ili uređaj hladnim. I ne samo to, već možete održavati stalnu optimalnu temperaturu za dobru izvedbu.
Kako napraviti mini DC hladnjak
Koristit ćemo gore navedeni koncept za dizajn DC hladnjaka. Mini hladnjak je ciljni dizajn, međutim, može se skalirati na hladnjak srednje veličine pomoću više uređaja s Peltierovim efektom koristeći istu tehniku.
Što ćete trebati
Potrebna oprema je sljedeća: -
- Peltierov modul (TEC1-12706) s priključenim žicama.
- Dva hladnjaka.
- 12 V DC baterija ili DC napajanje.
- Kutija (unutarnja strana bi trebala biti toplinski nevodljivi materijal poput drveta, kartona ili stiropora)
- Dva ventilatora Delta electronics FFB0412HN na rebrima hladnjaka za prisilnu konvekciju
- Termalna pasta
- Električne žice
Termoelektrični rashladni Peltier uređaj koji ovdje koristimo je istosmjerni radni uređaj s optimalnim radnim naponom od 12 VDC koji uzima skoro 6 A struje (72 W). Radni napon ne smije prelaziti 15 VDC. Nemojte uključivati Peltier uređaj bez hladnjaka. Ako se koristi čak i na trenutak, može premašiti maksimalnu radnu temperaturu spoja uređaja i rezultirati degradacijom performansi ili potpunim kvarom uređaja.
Korak 1: Pripremite kutiju
Sada uzmite praznu kutiju od toplinski izolacijskog materijala. Za ovu demonstraciju koristili smo karton. Napravite rupu ili šupljinu prema dimenzijama Peltierovog uređaja TEC1-12706 (tj. 40 mm x 40 mm) za dizajn mini-hladnjaka. Postavite Peltier uređaj točno na šupljinu koju ste napravili u kutiji
Korak 2: Postavite hladnjake na Peltier uređaj
Sada postavite hladnjake na oba spoja Peltierovog uređaja. Svaki spoj Peltierovog uređaja pričvršćen je na hladnjak pomoću visoko vodljive termalne paste. Termalna pasta osigurava glatki protok topline između svakog Peltierovog spoja i osnovne ploče hladnjaka, dok ne dopuštajući vrućem spoju da postane previše vruć, a hladnom spoju da postane previše hladan da bi se oštetio spojnica.
Hladnjak povećava učinkovitost Peltierovog uređaja redovitim održavanjem protoka zraka. To je zato što je izmjena topline između okolnog zraka i Peltierovog uređaja povećana zbog velike površine područje koje hladnjak nudi za odvođenje topline iz unutarnjeg spoja i uklanjanje topline kroz vanjski spojnica. Za dobar dizajn preporučuju se hladnjaki s većim rebrima i većom površinom.
Korak 3: Pričvrstite ventilatore
Sada pričvrstite vaš izbor ventilatora na svakoj rebri hladnjaka. Prisilna konvekcija koju osigurava ventilator povećava brzinu protoka zraka kroz rebra hladnjaka, što omogućuje veću ekstrakciju topline.
Ventilatori korišteni u ovom projektu su 12VDC bez četkica (Delta electronics FFB0412HN) s protokom zraka od 10,6 cfm. Svaki ventilator troši manje od jednog vata energije iz baterije. Međutim, možete koristiti ventilator s većim protokom zraka za bolje performanse.
Pazite da spojeve uređaja ne spajate preko metalnog sučelja poput vijka montiranog na hladnjake, kako biste izbjegli termalne spojeve kratkog spoja. To može rezultirati značajnim smanjenjem performansi hladnjaka Peltier uređaja, budući da protok topline može ići najkraćim putem kroz metalni vijak, itd.
U slučaju da se vijci ne mogu montirati zbog toplinskog kratkog spoja između dva hladnjaka, možete upotrijebiti ljepilo za pričvršćivanje hladnjaka na kutiju. Međutim, obavezna je uporaba paste za hladnjak između hladnjaka i Peltierovog uređaja.
Korak 4: Uključite napajanje pomoću 12 VDC
Sada spojite spojeve Peltierovog uređaja i žice ventilatora s baterijom od 12 VDC. Baterija mora imati trenutni kapacitet za pružanje istosmjerne struje od 7A. Baterija od 10 Ah ili više dovoljna je za ovaj jedan Peltier modul s ventilatorima. Postavite polaritet napona spojeva uređaja tako da unutarnja strana kutije postane hladnija, a vanjska strana vruća, odvodeći toplinu iz kutije za hlađenje.
Sada spojite žice s baterijom kako biste omogućili uređaju da uzima struju. Pažljivo promatrajte struju koju troši baterija. Trebao bi biti unutar granica koje je odredio proizvođač Peltier uređaja. Pustite sustav da uzima struju neko vrijeme i promatrajte napone i struju za sigurne granice.
Nakon nekoliko trenutaka osjetit ćete hladniji zrak unutar kutije. Možete dodati boce s vodom i sokove kako biste ih održali hladnima. Sada pokrijte kutiju za upotrebu kao mini-hladnjak. Za pouzdan rad, možete dodajte regulator temperature za zaštitu Peltierovog uređaja od prekoračenja radnih granica.
Napravili ste vlastiti DIY mini hladnjak
Sada možete napraviti sami mini hladnjak koristeći Peltier uređaje i nekoliko drugih jednostavnih komponenti. Moduli Peltier efekta također se mogu koristiti za kontrolu temperature za aplikacije poput hlađenja elektronički uređaji, sklopovi i sustavi gdje je jeftin i lagan sustav hlađenja potreban.