पेल्टियर घटक, उपकरण आणि ऑपरेशनचे सिद्धांत काय आहे

रेफ्रिजरेशन उपकरणे आणि एअर-कूलिंग सिस्टम हे दैनंदिन जीवनातील आवश्यक घटक आहेत. तथापि, थंड पिशव्यांसारख्या मोबाइल अनुप्रयोगांसाठी मानक रेफ्रिजरंट-आधारित व्हॉल्यूमेट्रिक डिझाइन योग्य नाहीत. अशा परिस्थितीत, पेल्टियर प्रभावाच्या ऑपरेशनवर आधारित उपकरणे वापरली जातात, ज्याची आम्ही या सामग्रीमध्ये तपशीलवार चर्चा करू.

पेल्टियर घटक किंवा थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर हे p- आणि n-प्रकार चालकता असलेल्या दोन घटकांच्या थर्मोकूपलवर आधारित आहे, जे कनेक्टिंग कॉपर प्लेटद्वारे जोडलेले आहेत. बहुतेक प्रकरणांमध्ये तपशील बिस्मथ, टेल्यूरियम, अँटीमोनी आणि सेलेनियमपासून बनलेले असतात. अशी उपकरणे घरगुती शीतकरण प्रणालींमध्ये वापरली जातात, त्यांच्याकडे ऊर्जा निर्माण करण्याची क्षमता देखील असते.

हे काय आहे

इंद्रियगोचर आणि पेल्टियर हा शब्द 1834 मध्ये फ्रेंच शास्त्रज्ञ जीन-चार्ल्स पेल्टियरने केलेला शोध सूचित करतो.शोधाचा सार असा आहे की उष्णता सतत सोडली जाते किंवा शोषली जाते जेथे दोन भिन्न दिशानिर्देशित कंडक्टरमध्ये संपर्क असतो ज्याद्वारे विद्युत प्रवाह वाहतो.

शास्त्रीय सिद्धांत या घटनेचे अशा प्रकारे स्पष्टीकरण देते: विद्युत प्रवाहाच्या सहाय्याने, इलेक्ट्रॉन्स धातूंमध्ये हस्तांतरित केले जातात, वेग वाढवतात किंवा कमी होतात, विविध स्तरांच्या चालकता असलेल्या धातूच्या कंडक्टरवरील संपर्क संभाव्य फरकावर अवलंबून असतात. पेल्टियर घटक अशा प्रकारे गतीज ऊर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर करण्यास हातभार लावतात.

दुसऱ्या कंडक्टरवर, उलट परिणाम होतो, जेथे भौतिकशास्त्राच्या मूलभूत नियमावर आधारित उर्जेची भरपाई आवश्यक असते. ही परिस्थिती थर्मल ऑसिलेशनच्या प्रक्रियेमुळे उद्भवते, परिणामी दुसऱ्या कंडक्टरची धातू थंड होते.

आधुनिक तंत्रज्ञानाच्या मदतीने, जास्तीत जास्त थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभावासह पेल्टियर मॉड्यूल तयार करणे शक्य आहे.

डिव्हाइस आणि ऑपरेशनचे सिद्धांत

आधुनिक पेल्टियर मॉड्यूल्स हे एक डिझाइन आहे ज्यामध्ये दोन इन्सुलेटर प्लेट्स आहेत आणि थर्मोकूपल्स त्यांच्यामध्ये कठोर क्रमाने जोडलेले आहेत. या घटकाचे कार्य अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यासाठी त्याची मानक योजना आकृतीमध्ये दर्शविली आहे.

संरचनात्मक घटकांचे पदनाम:

• ए - संपर्क, ज्याच्या मदतीने उर्जा स्त्रोताशी जोडणी केली जाते;
• बी - गरम पृष्ठभाग;
• सी - थंड बाजू;
• डी - तांबे कंडक्टर;
• ई एक p-जंक्शन सेमीकंडक्टर आहे;
• F हा n-प्रकारचा अर्धसंवाहक आहे.

ध्रुवीयतेवर आधारित दोन्ही पृष्ठभाग p-n किंवा n-p जंक्शन्सच्या संपर्कात असावेत म्हणून घटक तयार केला जातो. संपर्क p-n गरम होते, आणि n-p तापमान कमी होते.परिणामी, घटकाच्या टोकांवर डीटी तापमानात फरक दिसून येतो. या प्रभावाचा अर्थ असा आहे की मॉड्यूलच्या घटकांमध्ये फिरणारी औष्णिक ऊर्जा ध्रुवीयतेवर अवलंबून तापमानाचे नियमन करते. हे देखील लक्षात घ्यावे की ध्रुवीयतेमध्ये बदल झाल्यास, गरम आणि थंड पृष्ठभाग बदलतात.

तपशील

पेल्टियर घटकाचे तांत्रिक मापदंड खालील मूल्ये गृहीत धरतात:

• कूलिंग क्षमता (क्यूमॅक्स) - वर्तमान मर्यादा आणि मॉड्यूलच्या टोकांमधील तापमानाच्या फरकाच्या आधारावर गणना केली जाते. मोजण्याचे एकक - वॅट;
• मर्यादित तापमान फरक (डीटीमॅक्स) - अंशांमध्ये मोजले जाते, हे वैशिष्ट्य इष्टतम परिस्थितीसाठी दिले जाते;
• Imax हा तापमानाचा मोठा फरक प्रदान करण्यासाठी आवश्यक असलेला कमाल विद्युत प्रवाह आहे;
• मर्यादा व्होल्टेज Umax, जे विद्युत प्रवाह Imax साठी कमाल तापमान फरक DTmax प्राप्त करण्यासाठी आवश्यक आहे;
• प्रतिकार - यंत्राचा अंतर्गत प्रतिकार, ओम्समध्ये मोजला जातो;
• COP हे पेल्टियर मॉड्यूलच्या कार्यक्षमतेचे किंवा कार्यक्षमतेचे गुणांक आहे, जे शीतकरण आणि वीज वापराचे गुणोत्तर दर्शवते. डिव्हाइसच्या वैशिष्ट्यांवर अवलंबून, स्वस्त उपकरणांसाठी, निर्देशक 0.3-0.35 च्या श्रेणीत आहे, अधिक महाग मॉडेलसाठी ते 0.5 पर्यंत बदलते.

मोबाइल पेल्टियर घटकाचे फायदे म्हणजे लहान आकारमान, प्रक्रियेची उलटता, तसेच पोर्टेबल इलेक्ट्रिक जनरेटर किंवा रेफ्रिजरेटर म्हणून वापरण्याची शक्यता.

मॉड्यूलचे तोटे म्हणजे उच्च किंमत, 3% च्या आत कमी कार्यक्षमता, उच्च उर्जा खर्च आणि तापमानातील फरक सतत राखण्याची गरज.

अर्ज

कार्यक्षमतेचे कमी गुणांक लक्षात घेऊनही, पेल्टियर मॉड्यूलमधील प्लेट्स मोजमाप, संगणकीय उपकरणे तसेच पोर्टेबल घरगुती उपकरणांमध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरल्या जातात. येथे अशा उपकरणांची सूची आहे ज्यात मॉडेल अविभाज्य भाग आहेत:

• पोर्टेबल रेफ्रिजरेशन उपकरणे;
• विजेचे छोटे जनरेटर;
• पीसी आणि लॅपटॉपमध्ये कूलिंग कॉम्प्लेक्स;
• पिण्याचे पाणी गरम आणि थंड करण्यासाठी कूलर;
• एअर ड्रायर्स.

कसे कनेक्ट करावे

आपण पेल्टियर मॉड्यूल स्वतः कनेक्ट करू शकता, यासाठी जास्त वेळ आणि प्रयत्नांची आवश्यकता नाही. आउटपुट संपर्कांना स्थिर व्होल्टेजसह पुरवले जाणे आवश्यक आहे, जे डिव्हाइसच्या ऑपरेटिंग निर्देशांमध्ये सूचित केले आहे. लाल वायर पॉझिटिव्हशी जोडलेली असते आणि काळी वायर निगेटिव्हशी जोडलेली असते. लक्षात घ्या की जेव्हा ध्रुवीयता उलट केली जाते, तेव्हा गरम झालेले आणि थंड झालेले पृष्ठभाग ठिकाणे बदलतील.

कनेक्ट करण्यापूर्वी, घटकाची कार्यक्षमता तपासण्याची शिफारस केली जाते. डिव्हाइस तपासण्याचा एक सोपा आणि विश्वासार्ह मार्ग म्हणजे स्पर्श पद्धत: यासाठी तुम्हाला डिव्हाइसला विद्युत प्रवाहाच्या स्त्रोताशी जोडणे आणि भिन्न संपर्कांना स्पर्श करणे आवश्यक आहे. सामान्यपणे कार्यरत असलेल्या डिव्हाइसमध्ये, काही संपर्क उबदार असतील, तर काही थंड असतील.

आपण मल्टीमीटर आणि लाइटरसह देखील तपासू शकता. हे करण्यासाठी, आपल्याला डिव्हाइसच्या संपर्कांशी प्रोब कनेक्ट करणे आवश्यक आहे, लाइटर एका बाजूला आणा आणि मल्टीमीटरच्या वाचनांचे निरीक्षण करा. जर पेल्टियर घटक मानक मोडमध्ये कार्यरत असेल तर, हीटिंग प्रक्रियेदरम्यान, एका बाजूला विद्युत प्रवाह तयार केला जाईल आणि व्होल्टेज डेटा मल्टीमीटर स्क्रीनवर प्रदर्शित केला जाईल.

पेल्टियर घटक स्वतः कसे बनवायचे

पेल्टियर घटक कमी खर्चामुळे आणि कार्यक्षम घटक तयार करण्यासाठी विशेष ज्ञानाची आवश्यकता असल्यामुळे घरी तयार करणे अव्यवहार्य आहे. तथापि, आपण आपल्या स्वत: च्या हातांनी एक कार्यक्षम मोबाइल थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर एकत्र करू शकता, जे देशात किंवा कॅम्पिंग ट्रिपमध्ये उपयुक्त ठरेल.

इलेक्ट्रिकल व्होल्टेज स्थिर करण्यासाठी, तुम्हाला L6920 IC चिपवर एक मानक कनवर्टर एकत्र करणे आवश्यक आहे. डिव्हाइसच्या इनपुटवर 0.8-5.5 V चा व्होल्टेज लागू करणे आवश्यक आहे आणि आउटपुटवर ते 5 V तयार करेल, हे मूल्य मोबाइल डिव्हाइसची बॅटरी मानक मोडमध्ये चार्ज करण्यासाठी पुरेसे आहे. जर मानक इलेक्ट्रॉनिक पेल्टियर डिव्हाइस वापरले असेल तर गरम पृष्ठभागाची तापमान मर्यादा 150 अंशांपर्यंत मर्यादित करणे आवश्यक आहे. तापमान नियंत्रण सुलभतेसाठी, उकळत्या पाण्याने केटल वापरण्याचा सल्ला दिला जातो, नंतर मॉडेल 100 अंशांपेक्षा जास्त गरम होणार नाही.

आधुनिक घरगुती उपकरणे थंड करण्यासाठी पेल्टियर प्लेट्सचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो, एअर कंडिशनर्समध्ये, डिव्हाइसची प्रभावीता सिद्ध झाली आहे, विशेषतः, थर्मल शासन स्थिर करण्यासाठी आणि शक्तिशाली प्रोसेसर थंड करण्यासाठी. पेल्टियर घटकाच्या आधारावर, उन्हाळ्याच्या कॉटेज किंवा कारसाठी घरी प्रभावी मोबाइल रेफ्रिजरेटर बनवले जातात, रेडिएटरला शक्ती देतात. प्रक्रियेच्या उलटक्षमतेमुळे, वीज स्त्रोत नसलेल्या भागात स्वयं-निर्मित घटक मोबाइल लहान ऊर्जा संयंत्र म्हणून वापरले जातात.

तत्सम लेख: