Охлаждение на модулях Пельтье.

[Вася]

Допис від Parkhom

Какие перепады, максимум -3 - 5 градусов, по сравнению с внешней средой.

главное не температура а частота колебания температуры........

[mdn]

вот результат градирни, не мой.
http://www.aquaforum.ua/showpost.php...0&postcount=20

[uBaHbI4]

А мне ответили из фирмочки по работе с нержавейкой.
Если будет точное кол-во необходимыйх теплообменников, то они смогут дать приблизительную стоимость. От фонаря была названа сумма в 100грн за 1 элемент.
Говорят, если массово - будут делать штамповкой 2 половины, а потом сваривать вместе. Но ещё у них есть около 800 готовых штампованных элементов, может нам что-то и подойдёт

Короче: нужен точный чертёж и количество.

[Parkhom]

Допис від uBaHbI4

А мне ответили из фирмочки по работе с нержавейкой.
Если будет точное кол-во необходимыйх теплообменников, то они смогут дать приблизительную стоимость. От фонаря была названа сумма в 100грн за 1 элемент.
Говорят, если массово - будут делать штамповкой 2 половины, а потом сваривать вместе. Но ещё у них есть около 800 готовых штампованных элементов, может нам что-то и подойдёт

Короче: нужен точный чертёж и количество.

Не будет никто заказывать, я уверен. Во первых, конструкция у каждого будет индивидуальна в силу имеющихся средств: как денег, так и материалов. Во вторых, многие уверены что "так не может быть потому , что не может быть..."

[Ty3uK]

Parkhom, вы вдохновляете на подвиги!

[Parkhom]

Допис від Ty3uK

Parkhom, вы вдохновляете на подвиги!

А разве в наше время это выгодно?


ПыСы: я о подвигах, а не о вдохновлении

[Alex_]

Ну что, никто и дискусирующих не собрал установку на модулях пельтье? Интересно насколько они эффективны?

[Parkhom]

Допис від Alex_

Ну что, никто и дискусирующих не собрал установку на модулях пельтье? Интересно насколько они эффективны?

Собрать то собрал, но никак контролер не закончу, управлять нечем.
Вот полусобранный "малый андронный коллайдер" Шутят коллеги.

[Alex_]

Допис від Parkhom

управлять нечем.

Можно механический, с выносным термобаллоном, гривен триста стоит. У нас в Полтаве в одном радиомагазине продают простенькие контроллеры собственной сборки (цифровые). Стоят около ста гривен, и датчик типа ТСМ потянет рублей на 30-50 на базаре. Можно походить поузнавать. Может если собрать вручную и дешевле, незнаю, не узнавал.

[chack]

Приехали две игрушки на 152Вт каждая. Теперь думаю над охлаждением.
Мне б такой радиатор, как на фото выше...
Parkhom, из чего сделан контур для воды?

[Alex_]

Допис від chack

Parkhom, из чего сделан контур для воды?

Я тоже хотел поинтересоваться...

[Parkhom]

Коллеги, извиняюсь, что не смог оперативно ответить, был в краткосрочном отпуске с отрывом от интернета Что поделаешь, оказывается есть еще куча мест, куда не дотянули свои невидимые нити МТС, Киевстар, и прочие достойные провайдеры

Допис від chack

Parkhom, из чего сделан контур для воды?

Теплообменник? Из обыкновенного алюминия, я гдето в этой теме приводил его рабочий эскиз. Контур открытый, т.е. вода из аквариума подается в теплообменник, затем снова в аквас. Понимаю, что здесь могут быть проблемы, например зарастания и/или загрязнение внутренних полостей. Буду решать в рабочем порядке.

Допис від chack

Мне б такой радиатор, как на фото выше...

Остался примерно такой кусок, пока точнее не скажу. Боюсь, что по размерам не подойдет, у него подошва 50х120мм. Если подойдет -могу поделиться.
Размеры 50х145

Допис від Alex_

Можно механический, с выносным термобаллоном

Спасибо, у меня все есть, собрать времени не хватает, то командировки, то ремонт квартиры Есть все предпосылки, что и это лето буду охлаждать кулерами. Вот только что приехал, а в квартире сауна. Хорошо, что обоев уже нет, иначе отвалились бы

[ТоптуновПотапов]

Народ, а чего вы всё на глазок делаете. Что, посчитать элементароно религия не позволяет?

P.S. КПД Элемента 60%. На 100 Вт потребленной электроэнергии 60% идет на холодопроизводительность. Откуда информация о 10% непонятно.



Лирическая часть

Тема избитая и много копий сломано в бесславных баталиях, а грамотных обоснованных решений крайне мало, так мало, что найти их оперативно никак не получается. Исписаны тысячи страниц виртуальной бумаги, но понимания все никак не прибавляется.

В этой обзорной статье я попытаюсь привести расчет и обобщить тепловые потоки применительно к аквариуму.

Техническая часть.

Начнем с аквариума. Аквариумом будем называть стеклянный сосуд прямоугольной формы или формы близкой к ней. Подразумеваем при этом, что все стенки аквариума одинаковой толщины, не имеют никакой теплоизоляции и выполнены из силикатного стекла. Дно аквариума опирается на плоскость из древесины. Верх аквариума ничем не накрыт и возможно свободное испарение воды.


Для силикатного стекла коэффициент теплопроводности лежит в пределах 0.7 - 1.35 Вт/(м*К) и обозначается буквой лямбда [λ]. Наибольшую теплопроводность имеет кварцевое стекло. Обычное натрий-кальций-силикатное стекло (оконное) имеет коэффициент теплопроводности 0.97 Вт/(м*К). Оптивайт очень близок, состав тот же просто нет железа.

Помимо коэффициента теплопроводности важной характеристикой является коэффициент теплоотдачи, он характеризует возможность передачи тепла от одного тела другому. Так как в случае с аквариумом нас интересует только от стекла к воде и обратно, а также от стекла к воздуху и обратно. Этот коэффициент зависит от параметров окружающего пространства – от скорости потоков и степени их турбулентности.
Аквариум, как правило, стоит в комнате или ином помещении и потоки воздуха имеют ламинарное течение или близкое к нему. При скорости движения потока равного нулю теплообмен только естественный конвективный.
Внутри аквариума потоки также ламинарные. Теплообмен за счет вынужденной конвекции от перемешивающих воду устройств – фильтров.
Доказательную базу ламинарности потоков не привожу, она длительна и в рамках форума не нужна. Примем это как основу расчета. Опровержения принимаются.

Оценим тепловой поток, который теоретически может обеспечить стекло с известной теплопроводностью.

Расчет проведем на примере аквариума сделанного из h = 12 мм стекла с размерами 120(a)х45(b)х45(c) см.

1. Площадь боковых поверхностей Sb = (1.2*0.45+0.45*0.45)*2 = 1.485 м^2

2. Тепловой поток.
Для оценки теплового потока надо определить коэффициенты теплоотдачи от воздуха к стеклу и от стекла к воде. Так как эта задача громоздкая по объему, воспользуемся справочными данными. (для ламинарного течения)

От стекла к воде α1 = 250 – 900 Вт/м^2*К
От стекла к воздуху α2 = 3-9 Вт/м^2*K

Как видим, коэффициент теплоотдачи от стекла к воздуху имеет наименьшую величину и будет определяющим фактором в теплообмене.

Примем, для определенности, коэффициент теплоотдачи α1 = 500. α2 = 9

Тогда коэффициент теплопередачи через стенку аквариума составит:

К = 1/((1/α1) + (1/α2) + λ*h) = 8

Тепловой поток через стенку аквариума

Qc = K * Sb * (Δt) = 8*1.485*1 = 11.9 Вт

Тепловой поток через дно примем за 5% от боковой поверхности, так как оно теплоизолированно подкладкой и толстым слоем древесины.

Qд = Qc*0.05 = 11,9 * 0,05 = 0,6 Вт

3. Оценим тепловой поток через верхнюю часть аквариума с учетом испарения части жидкости.

Площадь зеркала Sz = (a - h*2)*(b – h*2) = (0.45 - 0.012)*( 1.2 – 0.012*2) = 0.51 м^2

Коэффициент теплоотдачи от газа жидкости α3 = 6 – 20 Вт/ м^2*K.
Выберем α3 = 10.

Коэффициент теплопередачи K = 1/(1/ α3) = 10

Тепловой поток Qв = Sz * K * (Δt) = 0.51 * 10 *1 = 5.1 Вт.


Теплота от испарения части жидкости. В этой части все очень сложно. Необходимо учесть влажность воздуха, соотношение температуры воды и воздуха, скорость воздушного потока и скорость движения воды.
В целом, обобщая практические данные, испарение составляет 100 – 300 грамм воды с 1 квадратного метра поверхности в час. При температуре воздуха 25-27 градусов и относительной влажности 50%. Скорость воздушного потока 1-3 м/с. Так как скорость воздуха около поверхности воды низкая, логично взять меньшую величину испаряемой воды. Примем для определенности m = 0.1 кг /час*м^2

Теплота испарения воды зависит от температуры. Для указанных выше условий теплота испарения может быть вычисленная из уравнения Lи = (25 - 0,024tп) *10^5
Дж/кг

Численные величины Lи = (25 - 0,024*25) *10^5 = 2,44*10^6 Дж /кг

Теплоунос. Qу= Lи * m * Sz = 2,44*10^6 *0,1 * 0,51 = 124000 Дж/час

В Ваттах величина составляет Q = Qу / 3600 = 34.5 Вт.

Из расчета видно, что тепловой поток от испарения воды сравним с тепловым потоком через стенки аквариума при разнице температур в 1 градус.

Рассмотрим принципиальное отличие 2 вариантов.


1 Температура воздуха выше температуры воды в аквариуме.

Тепловой поток направлен из окружающей среды в аквариум. Тепловой поток от испарения воды идет на охлаждение воды в аквариуме и направлен от аквариума.

2. Температура воздуха ниже температуры в аквариуме.

Тепловой поток направлен из аквариума по обоим каналам теплопередачи. И через поверхности теплообмена и за счет испарения части воды.

Анализируя оба случая можно придти к выводу, что для поддержания определенной температуры в аквариуме в 1 случае требуется отводить тепла меньше, чем подводить во втором случае при одинаковой разности температур.

Другими словами, для охлаждения воды при наличии поверхности испарения требуется меньшая мощность, чем в случае подогрева.

Итого:

Тепловой поток через поверхности теплообмена

Qобщ = Qб + Qд + Qс = 11,9 + 0,6 + 5,1 = 17,6 Вт*Δt

Тепловой поток от испарения
Qи = 34,5 Вт

При разности температур больше чем 2-3 градуса, тепловой поток через поверхности теплообмена будет выше, чем от испарения воды или соизмерим с ним.



На основании вышеизложенного расчета можно утверждать, что для охлаждения воды в аквариуме рассмотренных геометрических размеров на 10 градусов цельсия при температуре 25-30 градусов достаточно холодопроизводительности в

Qx = Qобщ * 10 = 176 Вт.


Обоснованные опровержения принимаются к рассмотрению. 8-)

[Alex_]

Допис від ТоптуновПотапов

арод, а чего вы всё на глазок делаете. Что, посчитать элементароно религия не позволяет?

P.S. КПД Элемента 60%. На 100 Вт потребленной электроэнергии 60% идет на холодопроизводительность. Откуда информация о 10% непонятно.

Вот именно. Если бы все было так просто, то половина установок для охлаждения воды были бы на Пельтье (откуда то ж берут значение КПД в 10%???). Их почему то не делают...
Я собирал фреоновую самодельную для 350л, она работает хорошо, хочется узнать как работают на пельтье, может на следующий аквас (думаю он будет меньше) попробую собрать на пельтье. Покашто их использование видел только на автомобильных холодильниках.

[ТоптуновПотапов]

Допис від Alex_

Вот именно. Если бы все было так просто, то половина установок для охлаждения воды были бы на Пельтье (откуда то ж берут значение КПД в 10%???). Их почему то не делают...
Я собирал фреоновую самодельную для 350л, она работает хорошо, хочется узнать как работают на пельтье, может на следующий аквас (думаю он будет меньше) попробую собрать на пельтье. Покашто их использование видел только на автомобильных холодильниках.

90% офисных кулеров на Пельтье, 100% мобильных холодильников на Пельтье.

Чем Пельте лучше установок на фазовом переходе? - только компактностью, надежностью и легкостью. В остальном хуже.
КПД установки на фазовом переходе близок к КПД двигателя с компрессором. Тут все зависит от габаритов. Большие - до 98%. Маленькие, размером с сумку ~ 50% Тут выходят на арену Пельтье.

Пельтье конкурент только для малых мощностей. С технической точки зрения до 200-300 Вт. Далее фреоновые выигрывают с большим преимуществом.
Это как сравнивать мотоцикл на 100 лошадей и драгу на 1000 лошадей. Мотоцикл полюбому маневренней и разгоняется быстрее до 100 км. А на дистанции дальше 100 метров это не важно. Тут драга вне конкуренции.

Допис від Alex_

Да и одна из основных задач - теплообменник. (если не приклеить их к задней стенке аквы)

По части теплообменника.

Теплообмен можно и нужно осуществлять через металлическую стенку ибо стенка аквариума имеет слишком малую теплопроводность. В сотни раз. Плюс толщина аквариумного стекла играет против теплообмена.

Лично на мой взгляд идеальным решением был бы пластинчатый теплообменник еще один подробнее Они компактны имеют большую площадь теплообмена, надежны, совершенны.

Схема такая:

Вода из аквариума циркулирует по одному контуру (1) а охлаждающая вода по другому(2).

Второй контур может подключаться к водопроводу с холодной водой, а может охлаждаться элементом Пельтье с отводом теплоты все в туже воду но с большей эффективностью. Так как горячая сторона может нагревать охлаждающую воду до 50-80 градусов.
Другими словами без Пельте элемента имеем расход (условно) 50 литров в час, а с элементом всего 10. Для тех у кого счетчик весьма актуально.
Я попозже обьясню в цифрах если это будет востребованно.

КПД системы на Пельте применительно к компьютеру имеет низкую величину только из за теплопотерь внутри системного блока. Если Пельтье охлаждается СВО то КПД резко растет.