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Frage zu Peltierelement
Gast
#3874024
Hallo, mal ein Frage: Wie viel Kälte kann man mit einem Peltierelement (3cm x 3cm) erzeugen? Auf einer Seite entsteht ja Wärme, auf der anderen Kälte. Soweit ich es verstehe, muss die an der warmen Seite freiwerdende Energie möglichst gut abgeführt werden, damit die kalte Seite möglichst noch kälter wird, ist das richtig? Pelztier schrieb: > Wie viel Kälte kann man mit einem Peltierelement (3cm x 3cm) erzeugen? So etwa 1 Liter.
Gast
#3874028
Pelztier schrieb: > Wie viel Kälte kann man mit einem Peltierelement (3cm x 3cm) erzeugen? Kommt u.a. auf das Peltierelement an. > Auf einer Seite entsteht ja Wärme, auf der anderen Kälte. > Soweit ich es verstehe, muss die an der warmen Seite freiwerdende > Energie möglichst gut abgeführt werden, damit die kalte Seite möglichst > noch kälter wird, ist das richtig? Ja. Ignoriere dumme Antworten... ;-) Ja, Deine Vermutung ist richtig. Die Maximaltemperatur auf der heißen Seite darf nicht überschritten werden. Das Peltierelement erzeugt eine Temperaturdifferenz, also ist die Temperatur auf der kalten Seite abhängig von der auf der warmen Seite. Außerdem kann ein solches Element nur eine gewisse Menge an thermischer Energie "transportieren", das schlägt sich dann auf die mögliche Temperaturdifferenz nieder. Genaue Daten finden sich manchmal im Datenblatt, wenn es denn eines gibt. Ansonsten hilft ausprobieren, ich habe in meinen Spielzeiten ein Peltierelement mit großem Rippenkühlkörper (der viermal so groß war, wie das Element) bei Raumtemperatur problemlos auf Gefriergrade gebracht. Pelztier schrieb: > Soweit ich es verstehe, muss die an der warmen Seite freiwerdende > Energie möglichst gut abgeführt werden, damit die kalte Seite möglichst > noch kälter wird, ist das richtig? Auf der "heißen" Seite muss die Energie abgeführt werden, die auf der "kalten" Seite entzogen wird, UND zusätzlich die Leistung, die per Strom in das Element geschickt wird. > Wie viel Kälte kann man mit einem Peltierelement (3cm x 3cm) erzeugen? Wie kalt kannst du die heiße Seite halten (wie gut kannst du kühlen)? Wenn du das weißt, dann nimmst du die Kennlinie des Elements (oder einen Wert, der angibt °C/A), und damit kannst du ausrechnen, um wieviel kälter die kalte Seite verglichen mit der gut gekühlten heißen Seite werden wird.
Gast
#3874042
Die Frage ist grundsätzlich falsch gestellt. Kälte wird NIE erzeugt. Wärme wird stattdessen abgeführt. Im Falle von Peltier-Elementen geschieht das üblicherweise bis zu einer maximalen Temperaturdifferenz zwischen kalter und warmer Seite. Die Wärmemenge, die das Peltier also schlussendlich bewegen kann ist nicht wenig davon beeinflusst, wie gut die warme Seite des Peltier-Elements gekühlt wird - Da liegst Du richtig. Passive Luftkühlung reicht da oft nicht besonders weit. Dummerweise erwärmt sich das Peltier-Element umso stärker, je mehr Strom Du (zwecks Kühlung) durch fliessen lässt. Es gibt also für jede individuelle Kombination aus Peltier-Element, dessen Kühlung und Betriebstemperatur einen Bereich (Strommenge) welcher "optimalen Wärmeabtransport" liefert. Da kann man aufwändig Modelle rechnen/simulieren oder ausprobieren... i.e. Strom variieren Kühlkörper/Kühlmittel wechseln. Ich habe mein Peltier auf einem Kühlkörper ca 10*10cm*1 cm hoch angeschraubt, etwas Schaumstoff herumdrapiert und ein winziges Gefäß (Kronenkorken oder ähnliches) mit etwas Wasser gefüllt draufgestellt. Nach einiger Zeit bildete sich eine kleine "Haut" aus Eis auf der Oberfläche, die aber schnell wieder verschwand. Pelztier schrieb: > Wie viel Kälte kann man mit einem Peltierelement (3cm x 3cm) erzeugen? Je mehr, desto geringer die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten ist Je mehr, desto größer der Strom durch das Element ist. Je mehr, desto größer das Elemenet ist. Oder sagen wir es mal kurz&knackig: ein Peltierelement ist primär eine elektrische Heizung, bei der eine Seite kühler wird als die andere. Um wie viel kühler steht im Datenblatt... Udo Schmitt schrieb: >> Peltierelement (3cm x 3cm) > Je mehr, desto größer das Elemenet ist. Aber das hat doch genau 9cm²...
Gast
#3874065
ok, also bis 60°C Temperaturunterschied soll ja möglich sein. Dann nehme ich also ein Peltierelement und packe auf die eine Seite einen dicken Kühlkörper, den ich am besten in ein Wasserbad (~20°C) ragen lasse und kann dann auf der anderen Seite Temperaturen von bis zu -40°C beobachten? Ist das soweit richtig? Pelztier schrieb: > Ist das soweit richtig? Wenn du die 20°C über den Kühlkörper direkt an das Peltierelement bekommst, dann ja... Die erreichbare Temperaturdifferenz hängt von der Wärmemenge ab, die das Peltierelement auf der kalten Seite abführen muss. Der maximale Wert gilt für praktisch verschwindenden Wärmefluss. Im Datenblatt wird üblicherweise eine maximale Temperaturdifferenz, die für Kühlleistung 0 gilt und eine maximale Kühleistung für Temperaturdifferenz 0 K angegeben. Real liegt man irgendwo dazwischen, also etwa je die Hälfte der Temperaturdifferenz und Leistung. Ein sehendes Wasserbad bringt nur mehr Wärmekapazität, aber führt die Wärme noch nicht unbedingt gut ab. Ein Lüfter ist da ggf. effektiver. Trotzdem muss man auch auf der Warmen Seite meist mit einer leicht erhöhten Temperatur rechnen, also eher nicht 20 C sondern eher 25-30 C. Lothar Miller schrieb: >> Je mehr, desto größer das Elemenet ist. > Aber das hat doch genau 9cm²... Das war als allgemeine Zusatzinfo gedacht Lothar Miller schrieb: > Pelztier schrieb: >> Ist das soweit richtig? > Wenn du die 20°C über den Kühlkörper direkt an das Peltierelement > bekommst, dann ja... Nein, dazu müsste er den kühlen Teil praktisch ideal isolieren, da bei der Angabe "bis zu" davon auszugehen ist, daß bei der Temperaturdifferenz von 60K die Kühlleistung gegen 0 geht. Da du bei mir so erbsenzählerisch warst bin ich es jetzt auch: Real gehen nur Differenzen kleiner 60K. :-)
Gast
#3874098
gut, mit einer unsauberen Anbindung des Kühlkörpers an die warme Seite sowie einer angenommenen Erwärmung des Wasserbades ergibt sich dann vielleicht eine Temperaturdifferenz von weniger als 60°C, meinetwegen 40°C, so dass ich dann das Wasserbad bei ca. 25°C hätte und die kalte Seite des Peltierelements bei -15°C bis -20°C. An dieser Stelle habe ich dann also 2 Räume. Was passiert, wenn ich nun einen weiteren Raum kaskadiere? Wasserbad --- Peltier --- Kalter Raum --- Peltier --- kältester Raum Komme ich so im angeschlossenen rechten Raum auf Temperaturen von unter -60°C? Wie weit kommt man damit mit den Temperaturen hinunter?
Gast
#3874105
Theoretisch doppelt so tief. Praktisch NICHT, weil Du zwei zusätzliche Übergänge mit Wärmeleitverlusten aufbaust.
Gast
#3874113
Ist ein bisschen wie beim Auto fahren. Du kannst fette Motorisierung haben, bringt nichts, wenn die Reifen durchdrehen. Du kannst 4-Rad-Antrieb haben, bringt nichts wenn Du abgefahrene Reifen hast. Hei, willst Du eine Nebelkammer im Taschenformat bauen? ;-) Ich habe schon Peltierelemente gesehen, die vom Hersteller aus kaskadiert waren. Bis zu drei Stück Pyramidenförmig übereinander. Ich nehme an, dass der Wirkungsgrad dabei sowas von in den Keller geht. Ich hatte mal ein Peltierelement mit Kompressorkühlaggregat. Da hat man die warme Seite mit dem Kompressor herunterkühlen können. Das Peltier war aber auch ca. 200x200mm groß. Den eigentlichen Einsatzzweck davon kannte ich leider nicht. Grüße, Tom Siehe bitte Netiquette bzgl: Klare Beschreibung des Problems: Was willst du erreichen. Tom P. schrieb: > Ich habe schon Peltierelemente gesehen, die vom Hersteller aus > kaskadiert waren. Bis zu drei Stück Pyramidenförmig übereinander. Ich > nehme an, dass der Wirkungsgrad dabei sowas von in den Keller geht. Ja der Wirkungsgrad ist schlecht. Aber bei solchen Elementen geht es ja meist nicht darum dauerhaft etwas zu kühlen, sondern bloß für ein paar Experimente. Ich hatte mir vor einiger Zeit mal so ein vierstufiges Peltierelement von Deal Extreme gekauft: http://www.dx.com/p/c1203-4p1540-4-level-semi-conductor-cooler-cooling-plate-189618#.VFzbVxbJAvl Von Conrad gibt es auch so eins - allerdings zum fünffachen Preis. Mit dem Element kommt man schon ziemlich weit runter. In Kombination mit einem billigen ARCTIC COOLING Alpine 11 PRO von Pollin komme ich locker in den Bereich von -50°C. Das tiefste, was ich je gemessen habe ist -64°C. Dort ist aber auch schnell Schluss, da der Widerstand des Peltierelements stark zunimmt. Soweit ich weiß nimmt man deshalb für tiefere Temperaturen auch andere Materialien. Anbei mal der einfache Aufbau im Betrieb. Gekühlt wird ein Messingblock mit 10mm Durchmesser und 7mm Höhe. Der Pt100 sagt, dass es gut -59°C sind. Man kann aber noch 2-3°C abziehen, da bloß eine Zweileitermessung durchgeführt wurde. Das Bild entstand etwa 3 Minuten nach dem Einschalten. Zu berücksichtigen ist auch, dass der Lüfter auf dem Tisch stand und deshalb keine optimale Luftzufuhr hatte.
Gast
#3874269
Also was mich ja wirklich an dem Thema reizt sind die Temperaturen, bei denen einzelne Luftbestandteile ausfallen, d.h. CO2 bei ca. -80°C. Das sollte das Ziel sein. Hei, ja sowas ist in der Tat interessant. Allerdings hast Du da soviel Luftfeuchtigkeit, dass Du da nicht nennenswert an andere Luftbestandteile ran kommst. Schau Dir dazu lieber mal das Linde-Verfahren an... :-) Grüße, Tom
Gast
#3874576
An der kaeltesten Stufe hat man nur noch geringe kuehlleistung, irgendwas mit Milliwatt. Damit kaempft man dann gegen die Konvektion in kalter Luft. Das bringt nichts. Im Vakuum bringt das mehr. Allerding ist dort nichts mit CO2 kondensieren.
Gast
#3874824
Pelztier schrieb: > was mich ja wirklich an dem Thema reizt sind die Temperaturen, bei > denen einzelne Luftbestandteile ausfallen, d.h. CO2 bei ca. -80°C. Schaffst du nicht. Etwa bei -70°C ist Schluß und auch da reicht die Kälteleistung gerade noch um z.B. einen Kamerachip zu kühlen.
Gast
#3875268
Hallo, Ein Peltierelement als Kühlkörper ist in der Regel keine kluge Idee. Ein Peltierelement entzieht einem Körper DURCH ENERGIEEINSATZ Energie. Das bedeutet, nicht nur die entzogene Energie, sondern auch die zusätzlich verbrauchte Energie kommt auf der anderen Seite an. Nehmen wir an, man hat eine CPU mit 100W TDP und einen Kühler mit 110W Kühlleistung. Bei 100% Last wird die CPU vielleicht etwa 80°C warm, und im Leerlauf 40°C. Durch den Einsatz eines Peltierelements bekommt man die CPU im Leerlauf vielleicht unter 0°C, weil der Kühler die Wärme noch abführen kann. Man sollte sich aber nicht wundern, wenn die CPU unter Vollast dann 90°C warm wird, statt vorher 80. Das liegt daran, dass der Kühler zwar die Verlustleistung des Peltierelements im Leerlauf mangels Beanspruchung durch die CPU noch an die Umgebung abgeben kann. Unter Vollast jedoch wird der Kühler deutlich stärker beansprucht als davor, kann die Wärme nicht mehr abführen und die CPU wird somit wärmer. Man bräuchte dann einen größeren Kühler, der aber ohne Peltierelement in der Regel mehr bringen würde, als mit, sofern die Wärmeableitung gut ist. Das Peltierelement kann nur sinnvoll sein, wenn man eine sinnvolle Verwendung für die erzeugte Wärme hat. So kann man zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen. Grundsätzlich hat man beim Kühlen immer einen Kühlkörper, der besonders Wärmeleitfähig ist. Die Wärme wird immer an die Luft abgegeben. Seine Flächenausdehnung ist maßgeblich für die Kühlungsleistung. Durch Heatpipes mit Gasfüllung oder Wasser als Wärmeträger kann die Transportierung optimiert werden. Durch Verdichtung(Kompressor) kann die Wirkung des Kühlkörpers durch eine Temperaturerhöhung bei gleicher Masse erhöht werden. Das sind alle sinnvollen Möglichkeiten. Weitere sind mir nicht bekannt und Peltierelemente gehören somit nicht dazu. - Es sei denn, man benutzt es als Elektroheizung und ist bereit einen riesigen Kühler auf die andere Seite zu setzen, der stattdessen wahrscheinlich auch direkt auf dem zu kühlenden Teil sitzen könnte.
Gast
#3878643
Obiges Beispiel zeugt genau von einem ungenügend ausgelegten Einsatz des
Peltier-Elements.
Die Sekundär-Kühlung muss eben gerade darauf ausgelegt sein, die
Tempteraturdifferenz über dem Peltier-Element ausreichend (i.e. gem.
Datenblatt) klein zu halten, damit der Wirkungsgrad des Peltier-Elements
>0 bleibt. Nur so wird die zugeführe Energie auch wirklich in Wärmefluss
(Kühlung) umgesetzt.
Im Extremfall (d.h. mit dem einfachst-möglichen Peltier-Regler) muss das
Peltier bei einer oberen Temperaturdifferenz halt einfach ausgeschaltet
werden, um primärseitig nicht ausschliesslich Wärme zu erzeugen.
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