Kühlung unter 10°C mit Peltier

#2906021
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Tach Community,

ich habe vor eine schon kühle Flüssigkeit in einer 20x10cm 
Edelstahlschüssel auf unter 10°C zu halten. Jedoch sollte sie nicht 
unbedingt unter den Gefrierpunkt kommen.

Meine Überlegungen bisher waren das ich 4 Peltierelemente mit 
Wärmeleitpaste an den Schüsselboden kleben und das ganze in eine erneute 
Schüssel packe, die als eine Art Kühlkörper für die 4 warmen Seiten 
dienen sollte.

Hat jemand schon Erfahrung mit der Nutzung mehrere dieser elemente 
gemacht?
Ich würde zur Kühlung der warmen Elementseite gerne nur diese zweite 
Schüssel nutzen, ohne zusätzliche Lüfter.

Ebenso muss ich es hinbekommen ein relativ kleines delta T (temp. 
unterschied zwischen heisser und kalter Seite) hinzubekommen.
Gast #2906031
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Klar geht das. Mit den richtigen Peltier elementen. Vor allem muss man 
die Waerme auf der anderen Seite wegbringen.

So einfach ist es nicht. Erstens duerfen Peltiers nich gedrueckt werden. 
Also nichts mit Einspannen und dann Temperatur veraendern. Zweitens ist 
Edelstahl ein schlechter Waermeleiter. Also aussen auf keinen Fall 
Edelstahl. entweder Kupfer oder Alu.
Und ich denke nicht, dass es ohne Luefter geht. Allenfalls mit 
Wasserkuehlung.
#2906059
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@иммэр эин нэуёр намэ

In der Montageanleitung stand aber was von einspannen. Ich würde gerne 
bei Edestahl bleiben da in dieser Schüssel evtl. noch Lebensmittel 
gekühlt werden müssen.


@oszi40

Ich habe noch keine Schüssel zur Hand aber ich würde sagen 20x10x10 
würde es sein.

Ich denke auch das ich ein Problem mit der Wärmeabfuhr haben werde. Ich 
möchte auch nicht das man sich am Kühlkörper verbrennen kann.
Ich würde gerne erst mal die Kühlleistung dimensionieren können bevor 
ich die dazugehörige elektronik entwickle.
Gast #2906064
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> Ebenso muss ich es hinbekommen ein relativ kleines delta T (temp.
> unterschied zwischen heisser und kalter Seite) hinzubekommen.
?????
Also du willst die Innenseite auf 10°C und die Außenseite auf 11°C 
haben.
Dann pack die Schüssel in den Kühlschrank dan bracuht das Peltier auch 
nur 1°C delta T zu erzeugen.
Naja, Spaß bei Seite. Du brauchst eine sehr gute Isolation zwischen 
warmer und Kalter Seite sonst würde die Warme Seite die Kalte Seite 
Aufheizen und die Regelung würde mehr STrom durch Peltier jagen was zur 
Folge hätte das die es noch Wärmer wird usw. ... Puff.
Vakuum wär am besten, ansonsten muß die Wärme schnell weit weg von der 
Kalten Seite gebracht werden. Wasserkühglunk, riesiger Kühlkörper bzw. 
gute Belüftung.
#2906072
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Mit einem kleinen delta T meinte ich etwas um 10-20K :)
Ich meinte ja das man sich nicht die Hände am Kühlkörper verbrennen 
darf.
Mit der Isolierung zwischen den beiden Schüsseln muss ich mir noch etwas 
überlegen aber da findet sich schon noch eine elegante Lösung.
Denkt ihr die Große Alu-Schüssel als Kühlkörper reicht allein zur 
Kühlung der warmen Seite nicht aus?
#2906256
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Willi S. schrieb:
> Ich meinte ja das man sich nicht die Hände am Kühlkörper verbrennen
> darf.

Wenn Du Dich an der warmen Seite des Peltier-Elementes die Hand 
verbrennst, dann hast Du auch keine Kühlleistung mehr bzw. schaffst 
keine 10°C auf der kalten Seite!
Also eine gute Kühlung (Kühlkörper, + Ventilator, Wasserkühlung) ist 
unbedingt erforderlich.

Gruß Dietrich
#2906387
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Der Grund warum ich nur auf den einen großen Kühlkörper zurückgreifen 
möchte ist derjenige, das das ganze noch kompakt sein soll. Ich möchte 
dort keine Luftschlitze einbauen müssen.

So stell ich mir das vor  (Skizze)
http://www10.pic-upload.de/thumb/07.11.12/e4r5iqvdyu2y.png

Der ganze Aufbau kann auch durch 2 große U-Aluformen erreicht werden.
Im enddefekt möchte ich dann in die obere Form verschiedene Behälter 
stellen können die dann gekühlt werden.

PS: Habe soeben ein Peltierelement aus einem Campingkühlschrank 
ausgebaut.
Was mir direkt aufgefallen ist das der mit einem einem Aufwändigen 
Regler betrieben wird der einen Sensor für die Kühlfläche wie auch einen 
Sensor für den Kühlkörper hat. Gekühlt wird dieser Schrank mit nur einem 
Element. Der Schrank is ungefähr 40x25x25cm. Gekühlt wird das Element 
(4x4cm) mit einem 5-fach so großen Kühlkörper mit kühlrippen + Lüftung.
Angehängte Dateien:
Gast #2906589
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Naja, Du kannst ja ausrechnen, welchen Wärmewiderstand die äußere Schale 
in etwa hat. Dann kannst Du noch rechnen/schätzen und mit dem Daumen 
runden, wie groß Deine Kühlleistung für die innere Schüssel mindestens 
sein muss, wegen der Umgebungstemperatur.

Dann brauchst Du noch etwas Kühlleistung für das eigentlich zu kühlende 
Produkt in der Schüssel.

Damit hast Du alle Temperaturen. Naja, das wird wohl nicht ganz einfach, 
Dein vorhaben...
Gast #2906619
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Wie lange soll denn gekühlt werden und welches Volumen steht Dir total 
zur Verfügung ?
Statt Peltiers kannst Du auch einfach durch lösen von Salz das Wasser 
zwischen Deinen Schalen kühlen.
Du könntest Dir auch überlegen einen kleinen Stirling als Wärmepumpe 
einzusetzen hat einen etwas besseren Wirkungsgrad als Peltiers ...
Gast #2906839
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Wir wissen immer noch nicht, um welches Probenvolumen, und welche 
Waermekapazitaet es geht. Nehmen wir Wasser, mit 4J/gK waermekapazitet.
Davon 1Liter. Das waeren dann also 40kJ/Kg @ deltaT = 10K.

Nehmen wir weiter 4 Peltier der 60mm^2 Klasse, die 140W transportieren 
koennen. Nehmen wir ideale Isolation an.
Lasser wir mal den Wirkungsgrad weg, dann kuehlen wir mit 500W. Das 
Herunterkuehlen um 10 Grad dauert dann 40k/500 = 80 sekunden.

Nehmen wir weiter an, dass bei deltaT 10Grad immer noch 140W gekuehlt 
werden kann. Die Effizienz des Peltiers setzen wir als 1/2.5 an. Das 
bedeutet pro Watt Kuehlen kommt noch 2.5W an Abwaerme hinzu. Das 
bedeutet, wir muessen 3.5W abfuehren. Aus unseren 500W Kuehlleistung 
wird dann noch 1.75kW Waerme. Diese 1.7kW sollen aber mit minimaler 
Temperaturerhoehung weg. Wir Luft wird's schwierig, wenn man nicht 
gleich ein Flugplatz Gefuehl im Haus haben will. Also mit Wasser.
Bei 10 Grad kuehlleistung kann man aber nicht mehr mit 140W kuehlen, 
sondern mit vielleicht 100W. Die Abwaerme bleibt dieselbe.
Die Isolation ist auch nicht ideal. Das bedeutet ...
#2915009
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@ Cheffe
Die Konstruktion muss so gewählt werden da an die Unterseite noch eine 
zusätzliche Elektronik eingebaut wird und der Behälter sich auf einen 
Induktionherd stellen lasse muss. (Die Elektronik dient der späteren 
Energieentkopplung)

@ иммэр эин нэуёр намэ
Was ich vielleicht dummer Weise noch nicht erwähnt habe oder sogar 
falsch erklärt habe ist, dass der Inhalt schon mit einer <10°C temp, in 
meine Vorrichtung gelegt wird und nun nur noch in diesem temp. Bereich 
gehalten werden muss.
Darum gehe ich davon aus das ich mit den Peltierelementen keine soooo 
große Hitze erzeugen werde, wenn mein Arbeitspunkt richtig gesetzt wird.
Die Idee, 4 dieser Elemente zu benutzen ist nur die, dass ich 
gleichmäßige Kühle in der ganzen Schale erzeugen möchte und nicht nur 
ein einzigen kalten spot habe.

Meiner Meinung nach muss es doch möglich sein mit geringer 
Wärmeerzeugung und einem einfachen Alukühlörper, Speisen und Getränke 
auf unter 10°C gekühlt zu halten.
Gast #2915771
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Ja. Die Leistung laesst sich fuer den statischen Zustand gut rechnen. 10 
Grad innen und vielleicht 20 Grad aussen, machen 10 Grad Unterschied. 
Die Oberflaeche betraegt zB 6 dm2 , die Isolation ist gut, nehmen wir 
5cm Schaumkunststoff mit 30mW/m*K. Durch eine Flaeche vom 0.06m^2 gehen 
dann bei 10 Grad : 0.06*30mW*20*10k = 0.36W
Gast #2915794
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иммэр эин нэуёр намэ schrieb:
> Weswegen sollen 2 Elemente in Serie sein ? Das ist schrott.
Die ganzen Hersteller zwei- und mehrstufiger Peltierelemente scheinen da 
anderer Meinung zu sein.
Die zweiten bzw. weitere Stufen besitzen einen kleineren 
Elementquerschnitt. Dadurch werden bei Pagoden-Peltiers die Verluste für 
insgesamt gleiche Gesamtdifferenztemperatur kleiner.
#2916592
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Ronny S. schrieb:
> Hallo,
> für flüßigkeiten giebt es extra aufbauten mit Peltierelementen,die
> werden Durchlaufkühler genant.
> Evenruell hilft dir das,ich müste mal nach sehen ich glaub ich habe noch
> so einen exoten.
> mfg

Ich weis was du meinst. Aber das wird bei mir nicht funktionieren da der 
Behälter Speisen und Getränke beinhaltet. Ich kann nicht einfach so den 
O-Saft durch nen Durchlaufkühler Schicken :)
Das soll vom Aufwand so gering sein, das ich mit 1 bzw. mehreren 
Peltiers eine konstante kühle von <10°C bei Speisen und Getränken 
erhalten kann.
#2916631
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Hallo,
ja ist richtig was Du meinst aber ich such Dir das mal raus was ich 
meine.
Melde mich Spähter nochmal da kann ich Dir auch ganz genau sagen was ich 
von den Teilen noch alles da hab und Dir mal Bilder hochladen.
So zu 19 Uhr da ich auch gerade erst rein bin.Werd die sachen jetzt mal 
raussuchen und Bilder machen.

mfg
#2916794
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Hallo,
hier erstmal die Bilder von einem teil meiner Samlung.

So nun zu den Einzelheiten.

Der Durchlaufkühler ( Peltier Kühlbaterie )
12 Volt Maximal 45 A bester arbeitspunkt liegt 36 bis 42 A
für normale Anwendung also nicht unter Laborbedingungen soltest 25 A 
anlegen.
Also kein Spielzeug zwar schon älter aber nie eingebaut haben damit mal 
ein Bierzapfanlagen für Privat gebaut super Sache,leider kein Bild mehr 
gefunden sonst wärs auch hier.

So nun zu den anderen die großen 12 V max 15 A bei ca. 10 A bester 
Arbeitspunkt.

So nun zu den kleinen 12 max 5 A bei denen kann man eigentlich nix 
falsch machen.

Ich schau mal ob ich für den Durchlaufkühler noch ein parr Werte finde.

So nun darfst Dir die Bilder in ruhe anschauen.

mfg
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#2917891
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Ronny danke dir schon mal für die tollen Bilder.
Hast du das mit 45A wirklich ernst gemeint oO? Das is ja schon 
Ordentlich Bums!

@Bonzo
Noch einmal... es waren 4 PE geplant da die zu kühlende Fläche eben 
ziemlich groß ist und ich die Kühle überall haben möchte. Deshalb dachte 
ich mir ich betreibe 4 PE mit relativ wenig Leistung um einfach eine 
gleichmäßige Kühlung auf der gesamten Fläche zu gewährleisten.
#2917980
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Willi S. schrieb:

> Hast du das mit 45A wirklich ernst gemeint oO? Das is ja schon
> Ordentlich Bums!

Ja das mit den max 45 A hat er ernst gemeint, das Du ihm natürlich auch 
weniger geben kannst ist klar.

Wie weit bist denn mit deinem Projekt nun schon,oder besser gesagt wie 
willst es denn nun am besten umsetzen.

Achso falls Du von den Teilen auf den Bildern was brauchen solltest must 
mir bescheid sagen.Bevor die dann alle weg sind.
Von dem Durchlaufkühler kann ich allerdings nur einen weg geben von den 
anderen könnte ich dir jeweils 4 oder 5 überlassen,falls bedarf bei Dir 
besteht.

mfg
#2918011
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Ich nehm derzeit einige Messungen durch.

Im Moment nehme ich eine Kühlleistungskurve auf, d.h. ich habe einen 
Riffel-Kühlblock mit ausgeschaltetem Lüfter (Rippen-Aluminium 
180mmx130mmx120mm) und einem 35W Peltierelement. Als Kühlobjekt habe ich 
eine(Aluminiumschale (100mmx100mmx50mm) mit Wasser ~0,5l
Beides auf 20°C und nehme alle 15min die Temp. Werte der cool/hot Seite 
auf mit verschiedenen Betriebsmodi.
1: 4V  | 1,25A
2: 8V  | 2,5A
3: 12V | 3,75A

Ist nett das du mir deine Bauteile anbietest aber ich habe derzeit noch 
alles was ich benötige.
#2918154
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Willi S. schrieb:
> Beides auf 20°C und nehme alle 15min die Temp. Werte der cool/hot Seite

Das hört sich ja schon sehr gut an,schätze mal die 20 Grad sind momentan 
deine Raum Temperatur.
Allerdings wenn Du Lüfter drann hast warum nutz Du ihn denn nicht,wenn 
du die Wärme schneller los wirst sollte doch die Kühlwirkung auch besser 
sein.
Desweiteren wolte ich noch fragen steht deine Flüßigkeit dauerhaft oder 
wird sie umgewälzt ist nur intressehalber.

mfg
#2923213
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Ich habe nun 3 Messungen durchgeführt, nur um mal ein wenig mit dem 
Element und der Kühlung rumzuspielen. (siehe Anhang, Excel Tabelle)

Jedoch ist das nicht mein Betriebsfall, da ich eigentlich das zu 
Kühlende Element (hier Wasser) schon auf unter 10°C haben sollte und ab 
da an dann auch diese temp halten sollte.

Nach den 3 Messungen habe ich den Lüfter zusätzlich angeschmissen um 
paar tropfen zum gefrieren zu bekommen. Lässig :D
Angehängte Dateien:
#2924907
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So, nun habe ich 9°C kaltes Wasser in den selben Testaufbau getan 
(Testaufbau-Beschreibung mit Kühlblock etc. siehe weiter oben).
Kühle nur mit Alu-Kühlblock und ausgeschaltetem Lüfter.

Habe zuerst versucht mit 1,25A und 4V zu fahren, jedoch musste ich 
feststellen das das zu wenig Leistung war und die Temp. weiter auf 9,9°C 
gestiegen ist.

Dann habe ich in den Betriebsmodi mit 2.75A und 9V geschalten.
Siehe da: die Temp. ist innerhalb 20min auf  8,5°C gesunken.
Der Kühlkörper ist nicht sonderlich warm.

Ich möchte jetzt versuchen das ganze hochzurechnen auf größere 
Dimensionen.
Was brauche ich alles für Daten dazu?
Was ich bisher habe:
1.Die Kühlfläche und die zu kühlende Fläche sollen aus Aluminium 
(236W/m*k Wärmeleitfähigkeit) sein
2.Die zu kühlende Fläche sollte ungef. A=2*10³mm² und die Höhe 2-5mm. 
(Was im Laden zu finden ist.
3.Der Kühlkörper sollte nicht allzu große Dimensionen annehmen, da das 
ganze noch mobil bleiben soll.
4.Die Betriebsdauer ist max. 3-4h.
5.Die Umgebungstemp. wird bei 22°C bleiben (Innenbereich)
6.Das Datenblatt von meinem jetzigen Peltierelement ist im Anhang zu 
finden.

Wie sollte ich jetzt als nächstes vorgehen?
Angehängte Dateien:
#2927296
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Willi S. schrieb:
> Sry für den Push!
> Aber wo finde ich die Anhaltspunkte für eine Mathematische
> Systembildung?

Schau dir mal das Pdf an und auch mal in den Link könnten ja was für 
dein Projekt sein.

Zusammenhänge für Peltiers und ein kostenloses Designprogramm:
http://www.tec-microsystems.com/EN/Intro_Thermoelectric_Coolers.html

mfg
Angehängte Dateien:
#2929052
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Danke dir Ronny,

das Programm ist nicht schlecht muss ich sagen. Die Unterlagen von 
Quick-Cool hab ich schon seid ner ganzen Weile durchgekaut, hab mich nur 
noch nicht dazu gerungen endlich was auf das Papier zu bringen.

Ich möchte jetzt mal den benötigten Kühlkörper berechnen, damit ich mit 
dem Prototypen endlich beginnen kann.
Gast #2929288
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>Ich möchte jetzt mal den benötigten Kühlkörper berechnen, damit ich mit
dem Prototypen endlich beginnen kann.

Ich kann Ronny nur beipflichten. Kuehlkoerper sind nicht wirklich 
einfach. Es gibt Leute, die verwenden fuer ein Peltier kleiner wie das 
Geplante schon einen kuehlkoerper der um die 5kG wiegt mit einem 
Luefter, den man nicht dauernd im Zimmer haben moechte.

Probier's doch einfach aus.

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