Hallo zusammen Ich möchte mit Hilfe eines Peltier Elementes herumexperimentieren. Klar ist, dass das Peltier Element in der Lage sein muss, Wasser zu gefrieren, welches in einem nach aussen isolierten Alu-Rohr ist. Die Menge des Wassers ist maximal 1 dl. Wenn Gefrierschranktemperatur erreicht werden kann (-18 Grad) Wäre das gut. Die maximale Umgebungstemperatur würde ich mal auf 35 Grad festlegen. Nun ist mir sehr unklar, welche Teile ich einkaufen soll. Die Theorie denke ich einigermassen verstanden zu haben. Könntet ihr mir Tipps zu folgenden Punkten geben? - Wie viel Leistung ist für das Peltier Element sinnvoll? - Reicht ein Einstufiges Peltier Element mit einer Wärmedifferenz von um die 70 Grad? - Wie soll der Kühlkörper dimensioniert sein? Ist ein Lüfter zwingend erforderlich? Idealerweise wäre er nicht grösser als 10*10 cm und möglich flach - Welche Stromversorgung sollte ich nehmen? Ist ein PC Netzteil gut oder nicht? - Und ganz wichtig: Wo kaufe ich dies alles am besten? Vielen Dank und einen schönen Abend Marco
@ marco venanzoni (ocrammarco) >gefrieren, welches in einem nach aussen isolierten Alu-Rohr ist. Die >Menge des Wassers ist maximal 1 dl. Also 100ml. > Wenn Gefrierschranktemperatur >erreicht werden kann (-18 Grad) Wäre das gut. Die maximale >Umgebungstemperatur würde ich mal auf 35 Grad festlegen. >- Wie viel Leistung ist für das Peltier Element sinnvoll? Soviel, dass die Isolierverluste ausgeglichen und das Wasser in endlicher Zeit runtergekühlt werden kann. Beachte, dass bei großen Temperaturdifferenzen der thermische Wirkungsgrad sinkt (-18 -> 35°C). Pi mal Daumen. Wärmekapazität des Wasser ist ~4kJ/kg/K, du willst 0,1kG um 53°C abkühlen, macht 21,2kJ. Vorsicht, da fehlt noch die Schmelzwärme von 333,5 kJ/kg, macht nochmal 33,3KJ, in Summe ~54kJ. 1J = 1Ws, sprich mit 1W Wärmepumpleistung braucht man 54.000s, sprich ~15h. Dazu kommen die Isolationsverluste. Ich würde mal 20-50W thermische Leistung anpeilen, ggf. mehr. >- Reicht ein Einstufiges Peltier Element mit einer Wärmedifferenz von um >die 70 Grad? Theoretisch ja, praktisch keine Ahnung. >- Wie soll der Kühlkörper dimensioniert sein? Ist ein Lüfter zwingend >erforderlich? Idealerweise wäre er nicht grösser als 10*10 cm und >möglich flach Also mit Lüfter. >- Welche Stromversorgung sollte ich nehmen? Ist ein PC Netzteil gut oder >nicht? Sollte reichen. >- Und ganz wichtig: Wo kaufe ich dies alles am besten? Wo alle Welt kauft. Im Internet! ;-)
> Wenn Gefrierschranktemperatur > erreicht werden kann (-18 Grad) Wäre das gut. Die maximale > Umgebungstemperatur würde ich mal auf 35 Grad festlegen. Eine Differenz von 53° ist schon ziemlich anspuchsvoll, bei den theoretischen 70° kannst du keinerlei äußeren Wärmetransport mehr machen. Die Kühlung der heißen Seite muss schon sehr gut sein, da du zu der Kühlleistung auch noch die elektrische Transportleistung wegkühlen musst.
marco venanzoni schrieb: > Reicht ein Einstufiges Peltier Element mit einer Wärmedifferenz von um > die 70 Grad? Nie und nimmer. Die normalen Autokühltaschen reden von bis zu 18 Grad unter Umgebungstemperatur. Und das ist meist noch gelogen. Die Isolationsverluste sind einfach zu groß. Nimm einfach einen Gefrierschrank. Gruß Anja
Ich fabriziere Peltiercontroller in mittleren Stueckzahlen. Einen Deziliter Wasser gefrieren ... Nimm einen Kompressor. Eine realisische Menge : zwischen einem Wuerfelzucker und einem Kubikzoll. Bei 70 Grad Temperaturunterschied geht der Wirkungsgrad eines Peliters gegen Null. Ich wurd fuer -18 Grad auf der kalten Seite fuer die warme Seite Wasser vorschlagen. Ein Luefter wird sehr laut. Wie Falk schon rechnete, wird die Kuehlleistung bei 50 Watt liegen. Dazu produziert das Peltier 150 Watt die zusaetzlich abgefuehrt werden muessen. Der Kuehler muss also 200 Watt bringen, bei minimaler Temperaturdifferenz. Ein PC Kuehler reicht nicht, denn der hat schnell mal 30 Grad Temperaturdifferenz. Ein zweistufiges Element hat's einfacher, ist aber schwieriger zu handhaben. Bei Wasser auf der warmen Seite sollte ein Einstufiges genuegen, bei Luft wird's ein Zweistufges sein muessen.
ArnoR schrieb: >> Wenn Gefrierschranktemperatur >> erreicht werden kann (-18 Grad) Wäre das gut. Die maximale >> Umgebungstemperatur würde ich mal auf 35 Grad festlegen. > > Eine Differenz von 53° ist schon ziemlich anspuchsvoll, Ja, ich denke auch, das man da einen Pagoden-Peltier braucht. Gruss Harald
Anja.
>Nie und nimmer.
Die normalen Autokühltaschen reden von bis zu 18 Grad unter
Umgebungstemperatur. Und das ist meist noch gelogen. Die
Isolationsverluste sind einfach zu groß.
Korrekt. Dazu ist zu sagen, dass es mit hinreichend aufwendiger
Technologie moeglich waere. Ich hab mal so eine Kuehltruhe gesehen, die
das konnte. Das geht aber nie fuer einen Verkauspreis von 150 euro oder
so. Es geht nicht mal fuer einen Einkaufspreis von 150 euro. Etwas mehr
muesste man hinblaettern. Erstens muesste man einen inneren Alubehaelter
mit mind 2mm Wandstaerke haben. Dann im Zentrum am Boden das Peltier
nach aussen. Dann wieder ein grossflaechiges Blech und auf der aeusseren
Seite dann einen Luftkanal. Die Kuehlflaeche ist so viel groesser wie
bei den standardaufbauten. Die Isolation sollte schon 2cm sein.
Gleichzeitig moechte man die Box tragbar haben, das Peltier sollte aber
mechanisch spannungsfrei sein. Da ist nichts mit guenstigstem
Plastik-Spritzguss, der sich dann verzieht.
Was einem heute angedreht wird, ist eine Einheit fuer oben an einer
Kuehlbox, die ein wenig die Luft umwaelzt. Die viel kleineren
Metallflaechen haben viel hoehere Temperatudifferenzen ueber die
Metallkoerper, heisst weniger Effizienz.
Hallo zusammen Vielen Dank für die vielen hilfreichen Antworten. Ok, scheint eine Herausforderung zu werden ;) Es geht aber nicht darum, die max 1 dl Wasser möglichst schnell herunterzufrieren, sondern eher darum, das Eis in dem Alurohr gefrohren zu halten. Warum wäre dann ein zweistufiges Element schwieriger zu handhaben? Gibts die auch in wasserdichter Ausführung (Silikon-Sealed zum Beispiel)? Soweit ich dies bisher verstanden habe, kann ich die erforderliche Kühlleistung des Kühlers anhand der K/W Zahl berechnen. Nur: Wie hoch ist denn die Watt Zahl? Ist das die Leistungsaufnahme des Peltier-Elements (U*I)? Oder kommt da noch etwas dazu? Peltier Typ hat hierzu etwas geschrieben, was ich leider nicht ganz verstanden habe. Viele Grüsse, Marco
Angehängte Dateien:
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01_4_1Peltier_Kuehl.JPG
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02_Kaskadierung.JPG
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03_Plexibox.JPG
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04_Plexi_Styropor.JPG
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05_Kuehlen-27.JPG
1,7 MB -
06_Heizen_101.JPG
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Hier ein paar Inspirationen von meinen Peltier-Experimenten. Theorie und Praxis decken sich dabei hervorragend: Es sind grosse Temperaturdifferenzen erreichbar, aber kaum Kühlleistung.
Falk Brunner schrieb: > Pi mal Daumen. Wärmekapazität des Wasser ist ~4kJ/kg/K, du willst 0,1kG > um 53°C abkühlen, macht 21,2kJ. Vorsicht, da fehlt noch die Schmelzwärme > von 333,5 kJ/kg, macht nochmal 33,3KJ, in Summe ~54kJ. 1J = 1Ws, sprich > mit 1W Wärmepumpleistung braucht man 54.000s, sprich ~15h. Dazu kommen > die Isolationsverluste. Ich würde mal 20-50W thermische Leistung > anpeilen, ggf. mehr. Schön, dass du die elemtaren Hausaufgaben von marco erledigt, solche Überschlagsrechnungen meine ich sollte man schon selber rauskriegen und sich nicht hier herstellen: "Ich hab ne Kiste Bier 3. Stock. Wie fiehl Enerige?"
Ja. Der Wirkungsgrad auf Heizbetrieb ist 1.0, Dh 1 Watt elektrisch bedeutet 1 Watt Waerme. Beim Kuehlen ist der Wirkungsgrad schlechter, der kann bei 1/(2.5) ... 1/4 liegen. dh 1 Watt elektrisch bedeutet 0.25 Watt kuehlen. Dh man muss die Kuehlleistung plus den Rest als Abwaerme abfuhren.
Beim Kaskadierten muss man aufpassen. Zum Einen wegen der moeglichen Kondensation, zum Anderen muss man die mittlere Platte ueberwachen, dass die im Heizbetrieb nicht ueber die Grenzen laeuft.
@Thomas R., War da überhaupt ein Bauelement auf der obersten Platte das Verlustleistung erzeugt hat? Falls ja, wieviel mW?
Hallo Peltier Typ Ich bräuchte die Peltiers ja nur zum kühlen, von daher hätte ich das Problem mit dem Ueberhitzen der mittleren Platte nicht, oder? Würdest du vorschlagen, selbst zu kaskadieren, oder ein zweistufiges Element fix fertig zu kaufen? In welchem Mass nimmt eigentlich die Kälteleistung eines Peltiers mit dem erzeugten Wärmeunterschied zwischen der kalten und warmen Seite ab? Gibt es hier eine Funktion? Gilt diese auch für kaskadierte Peltierelemente? Viele Grüsse, Marco
>Ich bräuchte die Peltiers ja nur zum kühlen, von daher hätte ich das Problem mit dem Ueberhitzen der mittleren Platte nicht, oder? Das sollte dann sicher sein. >Würdest du vorschlagen, selbst zu kaskadieren, oder ein zweistufiges Element fix fertig zu kaufen? Weiss ich leider nicht. Siehe Datenblatt, wenn's denn eines gibt. Die Frage ist, ob man den Strom durch beide durchlassen will, dh elektrisch in Serie. Die Frage ist dann auch ob man's besser machen kann. Ob man sich so ein Design zutraut. Ob's der Hersteller selbst kaskadiert, oder der Application Ingenieuer des Distributors. Ob man besser ist als dieser. >In welchem Mass nimmt eigentlich die Kälteleistung eines Peltiers mit dem erzeugten Wärmeunterschied zwischen der kalten und warmen Seite ab? Gibt es hier eine Funktion? Gilt diese auch für kaskadierte Peltierelemente? Siehe Datenblatt.
Michael K-punkt schrieb: > Schön, dass du die elemtaren Hausaufgaben von marco erledigt, solche > Überschlagsrechnungen meine ich sollte man schon selber rauskriegen und > sich nicht hier herstellen: "Ich hab ne Kiste Bier 3. Stock. Wie fiehl > Enerige?" Immer dieses Oberlehrerhafte.... Wer behautet eigentlich das man jede scheiss Formel selber ausarbeiten muss? Gruß, Sascha
marco venanzoni schrieb: > Würdest du vorschlagen, selbst zu kaskadieren, oder ein zweistufiges > Element fix fertig zu kaufen? Wenn Du selbst kaskadierst, musst Du mehr rechnen. Dir ist klar, das das zweite Pelztier deutlich grösser als das erste sein muss? > In welchem Mass nimmt eigentlich die Kälteleistung eines Peltiers mit > dem erzeugten Wärmeunterschied zwischen der kalten und warmen Seite ab? Das sollte aus den Datenblättern der einschlägigen Hersteller hervorgehen. Gruss Harald
Hallo zusammen, ja mir ist klar, dass im Fall einer Kaskadierung das zweite Element grösser sein muss als das erste, da es neben der Kühlleistung des ersten ja auch deren Leistung abtransportieren muss. Ich habe mir nun mal diverse Leistungskurven der einstufigen Elemente angesehen. Die Kühlleistung verhält sich dabei jeweils ziemlich genau linear zur Temperaturdifferenz. Das heisst: Hab ich 0 tempdifferenz, habe ich 100% Kühlleistung, bei 50% der Maximalen Tempdifferenz habe ich 50% Kühlleistung, bei 100% 0%. Doch wie sieht dies nun bei 2-Schichtigen Peltiers aus? Ist das 2-Schichtige Peltierelement effizienter (Also Verhältnis Kühlleistung zu Watt), wenn ich einen Bereich anstrebe, welches ein 1-Schichtiges Peltier theoretisch auch machen könnte, also z.B. 50 Grad? Wenn ja, verstehe ich nicht ganz warum, wenn nein, fahre ich wohl lieber mit einem relativ starken einschichtigen Peltier, oder? Grüsse Marco
marco venanzoni schrieb: > Ich bräuchte die Peltiers ja nur zum kühlen, von daher hätte ich das > Problem mit dem Ueberhitzen der mittleren Platte nicht, oder? GRÖHL... Junge, merk dir mal: ein Peltierelement ist keine Kälteerzeugungsmaschine, sondern eine Wärmepumpe, die obendrein noch nen fetten Wärmekurzschluß darstellt. Stell es dir mal elektrisch so vor: Du hast eine Stromquelle, wo du Leistung hineinstecken kannst und die Stomquelle daraufhin Strom durch sich hindurch erzeugt. Parallel zu dieser Stromquelle hast du nen elend niederohmigen Widerstand, das ist dein Verlustwiderstand. Wenn du keine externe Last an deiner Stromquelle dran hast und du Leistung hineinsteckst, dann läßt die Stromquelle nen Strom fließen, der nix anderes tut, als den parallel liegenden Widerstand aufzuheizen. Die Spannung, die du in diesem Betriebsfalle über dem Widerstand messen kannst, ist die maximal erreichbare Spannung. Wenn du nun einen Verbraucher anschließt (parallel zu o.g. Widerstand), dann fließt auch mehr oder weniger Strom durch deinen Verbraucher, die Spannung an deinem Widerstand sinkt und damit landet weniger Verlustleistung in o.g. Widerstand und dein Verbraucher kriegt auch was an Leistung ab. Würdest du deine Stromquelle an einem Verbraucher mit nem Widerstand von NULL Ohm betreiben, dann würde der gesamte gepumpte Strom durch den Verbraucher fließen und nix durch den o.g. Verlustwiderstand. Aber was hätest du davon? Nix, denn die anliegende Spannung ist ja ebenfalls NULL. So, und nun ersetze gedanklich Strom durch Wärmestrom und Spannung durch Temperaturunterschied. Dann hast du die Zustände, wie sie an einem Peltierelement vorliegen. W.S.
Hoi zäme, Die Alternative wäre ja eine Kompressorkühlung... Hat damit jemand Erfahrung? Ich bräuchte dann ein Mini Kompressor, welcher Negativtemperaturen erreichen kann.. Gibt es sowas? Klein, Leicht und sagen wir mal ungefähr 50 Watt Gesamtleistung? Viele Grüsse
würde das mit nem sterling gehen? da gibts doch im internet so schöne selbstbauten aus konservendosen und so.
Es gibt ja auch die Absorber-Kühlschranktechnik, die wird für kleine Campingkühlschränke tec eingesetzt. Vielleicht wär das ja was ?
Dr. G. Reed schrieb: > Es gibt ja auch die Absorber-Kühlschranktechnik, die wird für kleine > Campingkühlschränke tec eingesetzt. Vielleicht wär das ja was ? Auch die haben einen schlechten Wirkungsgrad und eine begrenzte Kälteleistung. Gruss Harald
Hallo zusammen Ich brauche nicht eine besonders hohe Kühlleistung; Ich denke eine Kühlleistung von 10 Watt bei einem Wärmeunterschied von rund 60 Grad (Also bei etwa -20 Grad auf der Kalten Seite und +40 Grad auf der Warmen) wäre perfekt. Wichtig ist, dass das Gerät klein ist... Um weitere Vorschläge von Technologien / Produkten, die dies könne wäre ich sehr dankbar!
Hallo W.S. > Junge, merk dir mal: ein Peltierelement ist keine > Kälteerzeugungsmaschine, sondern eine Wärmepumpe, die obendrein noch nen > fetten Wärmekurzschluß darstellt. Richtig. Und dieser Wärmekurzschluss bereitet noch zwei andere Probleme, die hier nicht zur Sprache kamen, aber trozdem von Belang sind. Der Wärmekurzschluss stört auch noch in der Regelung, weil er auch bei Abschaltung des Peltierelementes noch vorhanden ist. Bei einer gewöhnlichen Kältemaschine kann ich den Kreislauf des Kühlmittels stoppen, und es ist im wesentlichen nur noch der Verlust durch die nicht ideale Isolierung gegeben.....aber beim Peltierelement "flutet" die Wärmeenergie ohne große Probleme auch nach Abschaltung/Reduzierung der Leistung von der heissen auf die kalte Seite. Das heisst, ich habe dort IMMER ein RIESEN Isolationsleck. Es sei, ich baue mir einen Zwischenkühlkreislauf, in dem die Wärme von einem Medium transportiert wird, das ich am Strömen hindern kann, oder irgendeine komplizierte Mechanik, die eine Wärmeisolierung in mein System einbringt, wenn ich abschalte. Das führt zur nächsten ProblemÜberlegung: Wenn ich auf meiner heissen Seite einen großen Kühlkörper habe, der bei Volleistung sehr viel wärmer ist als die Umgebung oder gar die kalte Seite, und auf meiner kalten Seite ist nichts mit einer großen Wärmekapazität, weil ich mein bisschen Kühlraum sowieso nur mit ach und krach unter die geforderte Temperatur drücke, heizt mir beim Abschalten oder Stromausfall sofort der heisse Kühlkörper mit seiner Restwärme zurück auf die kalte Seite. Und zwar sehr schnell und je nach den Verhältnissen auch sehr deutlich über die Umgebungstemperatur hinaus (Der dicke heisse Kühlkörper auf der anderen Seite halt). Je nachdem, was ich vorhabe, kann das ein "No go" sein. Auf jeden Fall ist es aber unangenehm. Peltierelemente sind eigentlich immer Notlösungen, die nur genutzt werden, wenn es keine andere passable Lösung gibt. Mit freundlichem Gruß: Bernd Wiebus alias dl1eic http://www.dl0dg.de
Wer weiss eine Lösung? Ich suche eine Kühlmethode, um eine Kühlleistung von etwa 10 Watt bei einem Wärmeunterschied von rund 60 Grad (Also bei etwa -20 Grad auf der Kalten Seite und +40 Grad auf der Warmen) zu erhalten. Wichtig ist, dass das Gerät klein ist... Was gibt es da für Geräte neben Peltiers?
ocram marco schrieb: > Wer weiss eine Lösung? > Ich suche eine Kühlmethode, um eine Kühlleistung von etwa 10 Watt bei > einem Wärmeunterschied von rund 60 Grad (Also bei etwa -20 Grad auf der > Kalten Seite und +40 Grad auf der Warmen) zu erhalten. Wichtig ist, dass > das Gerät klein ist... > > Was gibt es da für Geräte neben Peltiers? Kleiner als mit Peltiers werden die anderen Lösungen nicht sein. Sie werden höchstens deutlich weniger Energie verbrauchen. Beliebig klein wird auch Deine Peltierlösung nicht werden, da Du m.E. mindestens eine zweistufige Kühlung brauchst. Gruss Harald
Hallo Harald, Danke für deine Einschätzung. Aber was für Lösungen wären denn dies? Mir ist natürlich sehr wichtig, dass die Applikation möglichst energie-effizient ist. Ich konnte nach einer Internetrecherche eigentlich keine Andere Technologie ausfindig machen, welche ich anwenden könnte... Grüsse, Marco
ocram marco schrieb: > Aber was für Lösungen wären denn dies? Mir ist natürlich sehr wichtig, > dass die Applikation möglichst energie-effizient ist. Die beste Lösung ist sehr wahrscheinlich ein Kompressor. Ob es die aber auch so klein gibt, ist eine andere Frage. Ich hatte mal in Australien einen Camper (Toyota Landcruiser) mit Mini-Kühlbox mit Kompressor. Mich hat die Kühlleistung positiv überrascht! Leistungsdaten, Marke etc. kenne ich aber nicht. Gruß Dietrich
Es gibt Schwingkompressor Kühlschränke fürs Auto, die recht günstig im Wirkungsgrad sind. 5l Innenvolumen, 40W Leistungsaufnahme, Innentemperatur -10 Grad bei außen +40 Grad. Die sind aber recht teuer. Habe ich seinerzeit im Camping Fachhandel gekauft.
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