Dimensionierung eines Peltier-Elements - Elektrotechnik Stapelaustausch
Ich möchte ein paar Elektronik mit Peltier-Elementen kühlen, um ihr Potenzial Arbeitstemperatur in die Umgebung im Vergleich zu erhöhen. Leider wo die Oberfläche diese Elemente Wärme verteilen kleiner als die Peltier-Element Oberfläche. Nun wurde ich gefragt, ob das die maximale Leistung beeinflusst kann das Peltier-Element „Kühlkörper“. Wenn die Oberfläche der Vorrichtung der Hälfte die Oberfläche des Elements ist, ist die maximale Leistung mit einer gegebenen $ \ Delta T $ der Hälfte der potenziellen maximalen Leistung des Elements zu transportieren in der Lage? Oder ist es noch gleich?
Ein Peltier-Element besteht aus zwei dünnen Keramikplatten mit kleinem „Würfel“ aus unterschiedlichen Materialien, die durch einen kleinen Luftspalt getrennt sind:
Die Wärme wird durch die Würfel von einer Platte auf die andere übertragen werden, jedoch nicht seitlich von einem Würfel zu seinem Nachbarn durch den Luftspalt. Auch müßte die Keramik eine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit hat Wärme von einer kleinen Stelle über die gesamte Oberfläche zu verteilen, die sie nicht haben. (Ich denke, auch Kupfer nicht ausreichen würde, weil die Platten so dünn sind)
Außerdem hat jeder Würfel die gleiche „Kühlleistung“, so dass die Leistung nicht erhöhen, wenn Ihre heiße Komponente das Peltier-Element berührt.
Also, ich würde Sie raten, einen Wärmeverteiler zu verwenden, wie eine (dicke) Platte aus Kupfer zwischen dem Peltier-Elemente und der heißen Komponente.
Bitte beachten Sie auch, diese:
Ein Peltier-Element pumpt eine konstante Menge an Wärmeenergie pro Sekunde (oder eine konstante „Pumpleistung“) von den kühlen zu der warmen Seite:
Dies ist ein Parameter in jeder Datenblatt angegeben.
Auf der anderen Seite wird Kopf übertragen auch durch gewöhnliche Wärmeleitfähigkeit zurück, die von der Temperaturdifferenz abhängt:
Als Ergebnis hängt die tatsächliche insgesamt (verwendbar) Pumpleistung auch auf Temperaturunterschied:
$$ P (\ Delta T) = P_-C \ cdot \ Delta T $$
Bei einer bestimmten Temperaturdifferenz, heben beiden Prozesse gegenseitig aus, so dass die tatsächliche Gesamtpumpleistung Null ist. Diese Temperaturdifferenz wird auch in jeder Datenblatt angegeben.
Als Beispiel: A 100W Peltier-Element mit einer maximalen Temperaturdifferenz von 60 ° C kann nur 50W, entfernen, wenn der Temperaturunterschied 30 ° C ist.
(Es gibt mehr Effekte, aber das ist die einfachste, was man im Auge behalten soll)
Noch ein Hinweis: Ein Peltier-Element kann ziemlich kalt und Tropfen dewed Wasser in Ihrer Nähe Komponente verursachen könnte. Dies ist ein weiterer Grund, warum Sie einen Wärmeverteiler verwenden sollten
Um die Wärme über die peltier Oberfläche verteilt, könnte man eine Aluminiumplatte hinzufügen, um die Wärme zu verbreiten. Im Folgenden wird erläutert, warum Sie stören sollten nicht.
Ein Peltier-Element ist, in dieser Reihenfolge:
2.) eine thermische Verknüpfung
3.) Eine Thermotransfereinheit
Die volle Leistung des Peltier-Elements wird die thermische Belastung des Luftkühlers hinzugefügt, seine Temperatur zu erhöhen. Eine Seite des peltier sein wird, etwas kühler als die andere Seite, wahrscheinlich ein paar Grade C, schon gar nicht mehr sagen, als 20 Grad C.
Wenn Sie haben, sagen wir, 20 W in Ihrer ICs ableitenden und einführen 12W mit Ihrem peltier, Ihre Luftkühler hat jetzt mit 32 W Gesamt zum Inhalt, erhöht seine Delta-T um mehr als die Hälfte. Das Peltier-Element hat ein delta-T dieser Differenz erhalten wurde, der es tut.
Sie sehen es 70 ° C Delta-T erreichen, aber dann ist es keine Wärme pumpen, es führt nur 72W von Wärme in das System.
Nun sieht sie sich, an einem realen Leben System: 22 ° C Luft, gezwungen luftgekühlte Kühlkörper von etwa 0,5 K / W. Wir haben eine 72W peltier CP85338 zwischen dem Chip und dem Kühlkörper. Nehmen wir an, alle Wärme über Kühlkörper übertragen wird.
TLDR: Sie kann es nicht vorkonfiguriert kaufen, weil es keinen Sinn macht.