Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) - Страница 2 - Аквафорум - форум аквариумистов и террариумистов
На сайт Всеукраинской Ассоциации аквариумистов
На главную страницу форума



 


Вернуться   Аквафорум - форум аквариумистов и террариумистов > Аквариум и оборудование > "Самоделкин" > Охлаждение и обогрев
Аукцион Регистрация Дневники Справка Пользователи Календарь Поиск Сообщения за день Все разделы прочитаны

Важная информация

Ответ
 
Опции темы Опции просмотра
Старый 07.06.2011, 16:16  
Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье)
 
Аватар для Starcomputer
Живу я тут

Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,778
 

Поблагодарил(а) : 5,788
Поблагодарили 17,601 раз(а) в 6,922 сообщениях
Starcomputer Starcomputer поза форумом 07.06.2011, 16:16
Рейтинг: ()

С наступлением лета как всегда возникают новые темы об охлаждении аквариума и оживают старые
На сей раз первой ожила тема об охлаждении аквариума холодильником на основе модулей Пельтье (МП).
При этом в основном приводят непонятно откуда взявшиеся данные о КПД МП и пытаются на основе этого сделать вывод - будет работать или нет
Попробуем разобраться в этом исходя из более научного подхода.

Итак имеем:
Объем комнаты (Ок) - 2,5х3х4 м = 30 м3 или 36,75 кг
Объем аквариума (Оа) - 150 литров / кг воды.
Размеры аквариума - 1,3 х 0,3 х 0,4 м
Площадь стенок (Пс) - (1,3 + 0,3) х 0,4 х 2 = 1,28 м2
Площадь поверхности воды (Пв) - 1,3 х 0,3 = 0,39 м2
Расстояние от ламп до воды (Тв) - 4 см - 0,04 м
К-т теплопроводности воздуха (Ктв) - 0,0226 Вт/м*К
Толщина стекла (Тс) - 8 мм - 0,008 м
К-т теплопроводности стекла (Ктс)- 1,15 Вт/м*К
Свет - 160 ватт.
Температура колб ламп - 40 грд
Температура в комнате (Тк) - 30 грд
Нужная температура в аквариуме (Та) - 25 грд.
Разница дТ = 30-25 = 5 грд.
Теплоемкость воды (С) - 4180 Дж/кг*К
Теплоемкость воздуха - (Св) - 1018 Дж/кг*К

За счет аквариумных ламп, внешнего фильтра, вода в аквариуме нагревается. Нагревом от внешника мы пренебрежем, а от ламп попробуем посчитать (Рл).
Кроме этого вода в аквариуме будет нагреваться через стенки от воздуха в комнате (Рв).
Расчитаем мощность, необходимую для нейтрализации поступающего извне и от ламп тепла:
От ламп:
Рл = Ктв х Пв х (40-25) / Тв = 0,0226 х 0,39 х 15 / 0,04 = 3,3 Вт
От воздуха:
Рв = Ктс х Пс х (30-25) / Тс = 1,15 х 1,28 х 5 / 0,008 = 920 Вт
Получаем просто дикие цифры
Но не все так плохо. Мы не учитываем, что сам воздух имеет низкую теплоемкость
Подойдем с другой стороны.
На сколько нагреется вода, если весь воздух в комнате отдаст ей свое тепло и сам охладится на 5 грд ?
Рво = Ок х Св х 5 = 36,75 х 1018 х 5 = 187 058 вт ("мощность всего воздуха")
при этом 150 кг воды нагреются до:
187 058 / 150 / 4180 = 0,29 грд
Возьмем для верности 1 грд
Тогда от воздуха в комнате вода получит:
Рв = Ктс х Пс х (1 !!! ) / Тс = 1,15 х 1,28 х 1 / 0,008 = 184 Вт
Итого общая мощность, необходимая для поддержания в аквариуме заданной температуры в 25 грд равна:
Ро = Рк + Рс = 184 + 3,3 = 187,3 Вт
Но для начала аквариум нужно охладить до той температуры, которую мы собираемся поддерживать.
Большинство рыб нормально переносит нагрев / охлаждение воды на 0,5-1,0 грд/час.
Значит для охлаждения воды на 5 грд нам нужно 10 часов (36 000 сек).
Для этого нужна мощность:
Рв = Оа х С х (30-25) / 36000 = 150 х 4180 х 5 / 36000 = 87 Вт.
......................................
Вывод:
Поскольку имеющиеся в продаже бюджетные модули Пельтье имеют мощность не более 120-150 ватт, то охладить воду в аквариуме мы сможем, а вот удержать температуру - вряд ли
Т.е. имеющиеся в продаже модули можно применять при объеме аквариума до 50-70 л
......................................
Зы. Я не учитывал в расчетах, что сам воздух в комнате греется от посторонних источников, что все таки есть воздухообмен между комнатами, что сам модуль нужно охлаждать (читай выносить из комнаты) и т.д. и т.п., но даже отбросив эти факторы, которые лишь увеличивают необходимую мощность МП, картина выходит не радостная.
......................................
Рад буду, если кто-то проверит мои расчеты и сделает свои, возможно более оптимистичные.
Просмотров: 41515
Ответить с цитированием
3 пользователей поблагодарили Starcomputer за данный пост:
aides (18.06.2011), boba88 (08.06.2011), астрик123 (10.07.2012)
Реклама помогает развиваться
Старый 08.06.2011, 12:20   #16
Живу я тут
  
 
Регистрация: 19.05.2009
Адрес: Луцк
Сообщений: 2,228
Поблагодарил(а) : 1,526
Поблагодарили 1,724 раз(а) в 977 сообщениях
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Skif, т.е. на перемещение чего-либо из точки А в точку Б затрат энергии нет?))

Xимик_UA поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 12:35   #17
Живу я тут
  
 
Аватар для Skif
 
Регистрация: 07.03.2006
Адрес: Киев, Куренёвка
Сообщений: 1,604
Поблагодарил(а) : 538
Поблагодарили 1,163 раз(а) в 624 сообщениях
Отправить сообщение для Skif с помощью ICQ
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Цитата:
Сообщение от Skif Посмотреть сообщение
Более простой путь - зная сколько энергии уносит с собой литр испарившейся воды можно поставить эксперимент. Ставим куллера на обдув воды, добиваемся желаемых дТ =5грд и засекаем сколько литров в сутки испарится в реально функционирующем аквариуме. Из количества и времени получим Ватты.
Сам и отвечу.
Допустим, для получения дТ=5грд, в указанном ТС аквариуме, с помощью обдува воды испаряется за сутки 5л.
Теплота испарения воды = 2.3МДж/кг. Т.е. за сутки из аквариума выводится 11.5МДж тепла. Коль Вт это Дж/с то получаем 11500000/(3600*24)=133Вт. Вот и вышла реально необходимая мощность холодильной установки для поддержания дТ=5грд.
Поскольку основной отвод тепла надо делать днём 1/2суток (ночью и так прохладно) то неплохо было бы мощность "холодильника" удвоить.

Skif поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 12:48   #18
Живу я тут
  
 
Регистрация: 19.05.2009
Адрес: Луцк
Сообщений: 2,228
Поблагодарил(а) : 1,526
Поблагодарили 1,724 раз(а) в 977 сообщениях
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Цитата:
Сообщение от Skif Посмотреть сообщение
Вот и вышла реально необходимая мощность холодильной установки для поддержания дТ=5грд.
Нет, не вышла, потому что:

Цитата:
Сообщение от Skif Посмотреть сообщение
Допустим, для получения дТ=5грд, в указанном ТС аквариуме, с помощью обдува воды испаряется за сутки 5л
З.Ы. а чем не устраивает рассчет необходимой мощности при охлаждении на 5 С по мощности, необходимой для нагрева на 5 С?

Xимик_UA поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 12:55   #19
Живу я тут
  
 
Аватар для Skif
 
Регистрация: 07.03.2006
Адрес: Киев, Куренёвка
Сообщений: 1,604
Поблагодарил(а) : 538
Поблагодарили 1,163 раз(а) в 624 сообщениях
Отправить сообщение для Skif с помощью ICQ
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Цитата:
Сообщение от Xимик_UA Посмотреть сообщение
Skif, т.е. на перемещение чего-либо из точки А в точку Б затрат энергии нет?))
Вопрос не полный. Но ответить попробую.
1) Если точки А и Б расположены на одной высоте (эквипотенциальны) то на перемещение потратится ровно столько энергии сколько надо для преодоления сил трения на всём пути. При этом вся сообщённая энергия перейдёт на нагрев трущихся предметов.
2) Если А и Б на разной высоте (допустим Б выше) то надо будет сообщить больше энергии. Т.к. часть её будет растрачена на трение (нагрев), а часть запасётся в виде потенциальной энергии перемещаемого объекта.
3) Б ниже. Надо будет сообщить меньше энергии, т.к. запасённая потенциальная энергия будет уменьшаться - переходить в нагрев при трении. Т.е. объект сам будет сползать

Наш случай №1. Мы воду не перекачиваем из ведра на полу в акву на тумбе. Вода циркулирует по кругу, уровень постоянный. Значит вся сообщённая энергия расходуется только на преодоления трения при перемещении. И, в итоге, становиться теплом.

Skif поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 13:01   #20
Живу я тут
  
 
Регистрация: 19.05.2009
Адрес: Луцк
Сообщений: 2,228
Поблагодарил(а) : 1,526
Поблагодарили 1,724 раз(а) в 977 сообщениях
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Skif, чтоб не лезть в энтропийные дебри - из практики: на работе стоит непроточная ванна промывки (т.н. ловушка) - 1 куб.м, стоит циркуляционный насос 1,1 кВт - просто перемешивание - 4м труб, эддукторы, давление 2,5 атм, включен непрерывно. Да, водичка там теплее градусов на 10 относительно температуры воздуха. Тен 1кВт в такой ванне при непрерывном включении 30 градусов таки добавит.

Xимик_UA поза форумом   Ответить с цитированием
Реклама помогает развиваться
Старый 08.06.2011, 13:05   #21
Живу я тут
  
 
Аватар для Skif
 
Регистрация: 07.03.2006
Адрес: Киев, Куренёвка
Сообщений: 1,604
Поблагодарил(а) : 538
Поблагодарили 1,163 раз(а) в 624 сообщениях
Отправить сообщение для Skif с помощью ICQ
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Цитата:
Сообщение от Xимик_UA Посмотреть сообщение
З.Ы. а чем не устраивает рассчет необходимой мощности при охлаждении на 5 С по мощности, необходимой для нагрева на 5 С?
нагрева в какой посудине?
Та таблица никакой информации не несёт, т.к. не известны теплопотери через ёмкость.
одно дело греть 1л воды в плоскодонном тазике, а другое дело - в термосе. В первом случае сообщим энергию на нагрев + огромные потери через теплопередачу в окружающее пространство.А во втором, энергии надо будет затратить, практически, только на нагрев.

Вся эта канитель завелась потому что пока не можем оценить теплопередачу через стенки аквариума, теплопередачу от ламп... Не знаем с какими потерями тепла (холода) придётся справляться.

Skif поза форумом   Ответить с цитированием
Пользователь, который поблагодарил Skif за данный пост:
Starcomputer (08.06.2011)
Старый 08.06.2011, 13:12   #22
Живу я тут
  
 
Регистрация: 19.05.2009
Адрес: Луцк
Сообщений: 2,228
Поблагодарил(а) : 1,526
Поблагодарили 1,724 раз(а) в 977 сообщениях
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Skif, да почему не можем-то? Таблица, приведенная в посте 14 - и есть примерный рассчет нагревателя для "стандартного аквариума" где ширина и высота равны, а длина в два раза больше.
Нагрев от ламп и насосов, думаю, можно в рассчет не брать - их скомпенсирует испарение.

Xимик_UA поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 13:19   #23
Живу я тут
  
 
Аватар для Starcomputer
 
Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,778
Поблагодарил(а) : 5,788
Поблагодарили 17,601 раз(а) в 6,922 сообщениях
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Мерилом теории всегда была практика


__________________

Starcomputer поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 13:22   #24
Живу я тут
  
 
Аватар для Skif
 
Регистрация: 07.03.2006
Адрес: Киев, Куренёвка
Сообщений: 1,604
Поблагодарил(а) : 538
Поблагодарили 1,163 раз(а) в 624 сообщениях
Отправить сообщение для Skif с помощью ICQ
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Xимик_UA, закон сохранения энергии...
В замкнутую систему (чёрный ящик) воткнули насос который кушает 1кВт мощи. Он что-то там делает...
Куда из ящика девается сообщённая энергия???. Если она никуда не вылетает значит запасается в виде тепла (или превращения хим. веществ. ).

Ну или на пальцах:
1) дали насосу эл. энегрию
2) он толкнул какой-то объём воды т.е. передал эл. энергию в кинетическую (энергию движущейся массы)
3) вода вылетела из трубки с этой кинетической энергией. Потом поток начинает тормозиться об воду, стенки, растения... При торможении вся кинетическая энергия стаёт теплом...

Skif поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 13:34   #25
Живу я тут
  
 
Аватар для Starcomputer
 
Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,778
Поблагодарил(а) : 5,788
Поблагодарили 17,601 раз(а) в 6,922 сообщениях
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Skif, не совсем так. ЧАСТЬ энергии тратится на нагрев.
Допустим: в безвоздушном пространстве подняли камень от высоты 1 м на высоту 100 м, затратили энергию, камень не нагрелся.
Можно и другое придумать.
1. Дали насосу энергию.
2. Он ОЧЕНЬ МЕДЛЕННО поднял столб воды в трубе на 10 м. Вода не нагрелась, никуда не вылетела, а энергия перешла в статическую энергию столба воды.
...............
Трение воды о стенки очень мало, в основном энергия насоса в фильтре тратится на "протаскивание" воды сквозь фильтрующий материал (в подробности физики процесса не вникаем, дабы не отклоняться).


__________________

Starcomputer поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 13:38   #26
Живу я тут
  
 
Аватар для Skif
 
Регистрация: 07.03.2006
Адрес: Киев, Куренёвка
Сообщений: 1,604
Поблагодарил(а) : 538
Поблагодарили 1,163 раз(а) в 624 сообщениях
Отправить сообщение для Skif с помощью ICQ
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Starcomputer,мы ни камни ни воду не поднимаем. Уровень постоянный! Энергия в виде статической не запасается.

Skif поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 13:43   #27
Живу я тут
  
 
Аватар для Starcomputer
 
Регистрация: 06.11.2007
Адрес: Донецк, зона АТО
Сообщений: 19,778
Поблагодарил(а) : 5,788
Поблагодарили 17,601 раз(а) в 6,922 сообщениях
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Цитата:
Сообщение от Skif Посмотреть сообщение
Энергия в виде статической не запасается
Нет, но и нагрев воды от трения ничтожен Основной нагрев от нагрева обмоток статора двигателя. Для простоты можно считать КПД насоса 50% и считать, что 50% его мощности уходят на нагрев воды.


__________________

Starcomputer поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 13:47   #28
Живу я тут
  
 
Аватар для Skif
 
Регистрация: 07.03.2006
Адрес: Киев, Куренёвка
Сообщений: 1,604
Поблагодарил(а) : 538
Поблагодарили 1,163 раз(а) в 624 сообщениях
Отправить сообщение для Skif с помощью ICQ
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

что в лоб что по лбу....
какая разница какой там КПД и что воду греет обмотки или трение - результат один. Всё что скушали - всё в тепло.

Если не так, укажите куда уходит энергия сообщённая фильтру или где она запасается.

Skif поза форумом   Ответить с цитированием
Старый 08.06.2011, 13:50   #29
Живу я тут
  
 
Регистрация: 19.05.2009
Адрес: Луцк
Сообщений: 2,228
Поблагодарил(а) : 1,526
Поблагодарили 1,724 раз(а) в 977 сообщениях
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Skif, ΔG=ΔH-ТΔS

Xимик_UA поза форумом   Ответить с цитированием
Пользователь, который поблагодарил Xимик_UA за данный пост:
Старый 08.06.2011, 13:53   #30
Живу я тут
  
 
Аватар для Skif
 
Регистрация: 07.03.2006
Адрес: Киев, Куренёвка
Сообщений: 1,604
Поблагодарил(а) : 538
Поблагодарили 1,163 раз(а) в 624 сообщениях
Отправить сообщение для Skif с помощью ICQ
Re: Элементы Пельтье - теория (или правда о Пельтье) ===www.aquaforum.ua===

Xимик_UA, а словами, на пальцах... а то я не совсем грамотный

Skif поза форумом   Ответить с цитированием


Share/Bookmark

Ответ


Здесь присутствуют: 1 (пользователей: 0 , гостей: 1)
 
Опции темы
Опции просмотра

Ваши права в разделе
Вы не можете создавать новые темы
Вы не можете отвечать в темах
Вы не можете прикреплять вложения
Вы не можете редактировать свои сообщения

BB коды Вкл.
Смайлы Вкл.
[IMG] код Вкл.
HTML код Выкл.

Быстрый переход




Текущее время: 17:06. Часовой пояс GMT +3.


Powered by vBulletin® Version 3.8.7
Copyright ©2000 - 2018, Jelsoft Enterprises Ltd. Перевод: zCarot
(с)Бешлега Александр Анатольевич, 2002-2015. Использование материалов сайта без ссылки на источник запрещено.
Благодарим за лицензионную версию форума компанию Барбус, представителя торговой марки Sera в Украине.

Друзья форума: www.akvariumi.com.ua/; Интернет-магазин аквариумных товаров "У Водяного" https://eshop.aqua.in.ua/; Интернет-магазин https://ezoo.com.ua/

AQA.ru  - все об аквариумах

no new posts