Холодильник термоэлектрический принцип работы: Принцип работы термоэлектрического холодильника

Содержание

Термоэлектрический холодильник принцип работы

Длительная поездка на авто обязывает брать с собой в дорогу продукты питания. Чтобы не допустить их порчи в жару и оградить себя от неприятных последствий в виде отравлений, нужно поместить все необходимое в автохолодильник. Такая техника классифицируется на три разновидности. Автохолодильники бывают абсорбционными, компрессорными и термоэлектрическими. Последний вариант, как правило, представляет собой холодильник переносного типа. Термоэлектрические холодильники имеют множество преимуществ перед другими моделями. Основное их предназначение – это временное хранение продуктов. Рассмотрим принцип работы таких устройств и наиболее распространенные модели.

Преимущества автохолодильников

Большой плюс термоэлектрических холодильников – это низкий уровень шума во время работы. Это объясняется отсутствием движущихся и трясущихся элементов. Благодаря такой особенности их используют не только для авто. Иногда их установка уместна в квартире, на даче, в больничной палате.

По сравнению с компрессорными и абсорбционными устройствами, термоэлектрические варианты расходуют гораздо меньше электроэнергии. Более того, они редко выходят из строя и отличаются высокой надежностью, а значит, можно избежать дополнительных расходов на их ремонт. Термоэлектрическим холодильникам не страшны встряски и вибрации, в силу чего их часто используют в автомобилях.

Принцип работы

Принцип работы устройств такого типа состоит в выкачивании тепловой энергии из изолированной от внешней среды холодильной камеры с целью понижения в ней температуры. В основе процесса лежит эффект «Пелтье» (выкачивание тепла электричеством из охлаждающего устройства). Эффект обрел такое название благодаря французскому ученому, который совершил это открытие еще в 19 веке. В устройствах такого типа предусмотрены модули, которые состоят из миниатюрных металлических кубов. Последние соединены между собой электричеством и хранятся вместе на физическом уровне.

На момент прохождения электрического тока сквозь кубы тепло передается от исходного материала к новому. Твердое состояние термоэлектрических модулей устройства способно передать тепло в значительном объеме.

Температурный режим

Принцип работы термоэлектрических холодильников основан на том, что поглощение тепла из помещенных в него продуктов происходит за счет большой холодной пластины. Термоэлектрические модули осуществляют его перемещение в рассеивающий тепло стабилизатор. Данная составляющая холодильника расположена под контрольной панелью. В этом участке небольшой вентилятор приводит к рассеиванию тепла из охлаждающего агрегата по воздуху.

Постоянная температура холодильника в жаркую погоду колеблется в пределах 10 °С. При подогреве температура повышается до +54-70 °С. После отключения от сети температура в камере может оставаться такой же на протяжении 8-10 часов.

Советы по использованию

Коэффициент полезного действия подобного охлаждения – 16-17%, поэтому термоэлектрические холодильники не способны охлаждать помещенную в них продукцию в быстром режиме.

Основная функция устройств такого типа – сохранять продукты холодными, а не способствовать их охлаждению. Если сравнивать их с изотермическими контейнерами, то время хранения продуктов в них не ограничено, поскольку прибор бесперебойно получает подпитку.

Прежде чем начать эксплуатировать термоэлектрический холодильник, нужно предварительно охладить все, что будет в нем храниться. Необходимо также дать охладиться пустой камере. В некоторых моделях автохолодильников предусмотрено два режима работы. Они могут подогревать и охлаждать продукты. За счет функции подогрева данный холодильник лидирует среди компрессорных и абсорбционных. Если хорошо знать устройство термоэлектрических холодильников, можно подобрать наиболее подходящую модель с набором определенных технических параметров.

При выборе автохолодильника необходимо определиться с местом его расположения в автомобиле и только после этого совершать покупку. Необходимо расположить устройство в машине таким образом, чтобы на него не попадали прямые солнечные лучи. Поскольку термоэлектрический холодильник медленно набирает температуру, его следует включить перед поездкой заранее. Можно пойти и другим путем – охладить камеру, используя аккумуляторы холода. С этой целью запрещено использовать лед, потому как талая вода станет причиной появления коррозии на металлических элементах автохолодильника.

Как выбирать

Как правило, термоэлектрические холодильники для дома и автомобиля не могут похвалиться большой вместительностью. Их объем составляет 0,5-50 л. Бюджетные модели способны функционировать в режиме охлаждения и исключительно от бортовой сети. В дорогостоящих устройствах предусмотрена функция разогрева и возможность подсоединения к бытовой сети.

Выбирая холодильник термоэлектрического типа, важно определиться с такими параметрами:

  • Объем. Автохолодильник вместительностью до 5 л идеален для автомобилистов, которые путешествуют самостоятельно. Такое устройство может вместить небольшое количество продукции и бутылок с напитками.
    Если предполагается поездка всей семьей или большой компанией, целесообразно предпочесть термоэлектрический холодильник, объем которого составит 30-40 л.
  • Длительность поездок. Если агрегат нужен для поездок загород или передвижений на минимальные расстояния, лучшим решением станет приобретение изотермической сумки или контейнера.
  • Температурный диапазон. Если холодильнику предстоит эксплуатироваться в жарких условиях, и разница в температурном режиме будет значительной, может понадобиться морозильная камера.

Отзывы

Если ссылаться на отзывы об термоэлектрических холодильниках, то владельцы таких устройств рекомендуют при выборе придерживаться следующих правил:

  1. Приобретать модель с защитным устройством, которое будет контролировать предельно допустимую разрядку аккумуляторной батареи автомобиля.
  2. Отдавать предпочтение холодильникам с достаточной длиной шнура (не менее 2 м).
  3. Выбирать устройство с надежно закрывающейся крышкой.

Появление новых видов уже хорошо известных бытовых приборов всегда связано с обеспечением более высокого уровня комфорта человека и направленно всегда на удовлетворение его потребностей. Именно с этой целью на мировом рынке появились переносные холодильники с термоэлектрическим охлаждением, которые способны обеспечить охлажденными продуктами и напитками вне дома: в поездке или на пикнике.

Как работает термоэлектрический холодильник?

Принцип работы любого термоэлектрического холодильника основывается на использовании Эффекта Пельтье. Он заключается в том, что при прохождении постоянного тока через термобатарею, которая состоит из двух разнородных проводников (соединенных последовательно), в месте их соединения тепло выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока), т.е. происходит перенос тепла так, что одна часть этой батареи охлаждается, а вторая – нагревается.

Для использования этого эффекта первая (холодная) часть термобатареи помещается в среду, которую надо охладить, а вторую (горячую) – в окружающую.

Устройство холодильника с термоэлектрическим охлаждением:

  1. Вентилятор — для отвода тепла.
  2. Радиатор — ребристая алюминиевая пластина для отдачи тепла.
  3. Дистансер — для передачи холода внутрь холодильника.
  4. Блок питания — для изменения переменного напряжения на постоянное.
  5. Переключатель режимов работы блока питания — 2 режима: от 0 до 5°С и от 8 до 12°С. 6. Корпус с крышкой.

Все элементы крепятся к задней панели корпуса или располагаются в крышке холодильника

.

Виды термоэлектрических холодильников

Существует две разновидности переносных термоэлектрических холодильников:

  • для автомобилей;
  • в виде сумки.

Автомобильный термоэлектрический холодильник

Используется в легковых и грузовых машинах, чтобы охлаждать (или подогревать) и хранить пищевые продукты и напитки во время движения автомобиля или на стоянках для отдыха. Такой холодильник устанавливают в кабине автомобиля и, иногда даже, он может выполнять роль подлокотника.

Выпускают холодильники двух модификаций: работающие от сети на12 В и 24 В, а, используя зарядно-выпрямительное устройство, его можно подключить к сети на 220 В или 127 В. Время работы неограниченно, но, естественно, при наличии источника постоянного тока. Наружный корпус такого холодильника покрыт черной искусственной кожей поверх листовой стали, а внутренний корпус — из пищевого алюминия. Теплоизоляция осуществляется за счет формованного пенополистирола. Выпускается разных форм:

  • короб, встраиваемый в специальную нишу;
  • маленький шкафчик или тумбочка;
  • мини-холодильник (для банки с напитком).

Термоэлектрическая сумка-холодильник

Очень удобный вариант переносного холодильника, позволяющий в жару наслаждаться охлажденными напитками и продуктами. Для достижения максимального эффекта в такой переносной термоэлектрический холодильник лучше все класть уже охлажденными в бытовом холодильнике, также можно положить вовнутрь аккумуляторы холода, мешочки со льдом или охлажденные пластины.

Если надо этот прибор может работать и как термос, для сохранения температуры продуктов.

В отличие от автомобильного, сумка-холодильник не предназначена для подогревания продуктов.

В комплект к сумке дополнительно идут:

  • длинный шнур, чтобы располагать холодильник в багажнике;
  • две крышки: одна со шнурами и переключателем, другая – с ручкой (для переноски.

Преимущества термоэлектрического холодильника

  • бесшумность;
  • надёжность и долговечность;
  • небольшие размеры;
  • отсутствие движущихся, трущихся частей и сложных соединительных труб;
  • возможность точного регулирования температуры;
  • отсутствие потребности в жидких или газовых охладителях.

Но, несмотря на вышеперечисленные достоинства и мобильность термоэлектрических холодильников, они не пользуются большой популярностью из-за своей дороговизны.

В термоэлектрических холодильниках трансфор­матором теплоты является термоэлектрическая батарея, состав­ленная из большого числа последовательно соединенных полу­проводников (термоэлементов) с электронной и дырочной проводимостью. В основе работы термоэлектри­ческих трансформаторов теплоты лежит явление Пельтье.

При пропускании постоянного электрического тока от положительного  элемента к отрицательному, в месте их контакта (спая) происходит выделение теплоты, а при обратном направлении тока — поглощение. Таким образом, в термоэлектрической бата­рее чередуются горячие спаи, в которых выделяются теплота в верхний температурный уровень  и холодные спаи, поглощаю­щие теплоту,— нижний температурный уровень.

Физическая сущность явлений термоэлектрического охлаж­дения и нагрева состоит в следующем. В месте спая двух разно­родных проводников возникает внутренняя (контактная) раз­ность потенциалов, обусловленная разной работой выхода элек­тронов. При пропускании тока по цепи термоэлементов в одном контакте, где направление потока электронов совпадает с кон­тактной разностью потенциалов, кинетическая энергия электро­нов возрастает и спай нагревается. В другом спае контактная разность потенциалов тормозит электроны (им необходимо прео­долеть энергетический барьер, на что требуется энергия) и спай охлаждается. При перемене направления тока положение меня­ется на обратное.

Теплота, выделяемая горячими спаями или поглощенная холодными, носит название теплоты Пельтье

Поместив холодные спаи в холодильную камеру, а горячие — вне неё, получим термоэлектрический холодильник. В практике животноводства применяются небольшие по мощности переносные термоэлектрические холодильники, питающиеся от сухих элементов и предназначенные для быстрого охлаждения и хранения биологических объектов, используемых в селекционной работе и ветеринарии.

Очень интересные публикации по этой теме:

Принцип работы автомобильного холодильника

Чтобы выбрать свой идеальный автомобильный холодильник среди предлагаемых магазинами моделей, необходимо понять их принцип работы. Все существующие автохолодильники работают по-разному.

Принцип работы холодильных установок в автомобиле

  1. Компрессорный тип. Хладагент, движущийся в замкнутом контуре, нагревается с помощью электричества и закипает. При этом фреон, мгновенно испаряясь, в свою очередь охлаждает раствор и холодильник начинает охлаждать продукты. По своим техническим характеристикам компрессорный автохолодильник наиболее выгоден, несмотря на достаточно высокую цену. Он способен набирать саму низкую температуру среди всех автохолодильников и долго удерживать ее, используя при этом мало электроэнергии. Холодильный агрегат с компрессором не зависит от температуры окружающего воздуха и времени года.
  2. Термоэлектрический тип. Работает с помощью электричества, без хладагента. С помощью двух противоположно расположенных термоэлементов создается постоянное электрополе. При этом все накопленное тепло выводится наружу с помощью вентилятора.
  3. Абсорбционный (электрогазовый) тип. Этот холодильный агрегат работает по принципу разогрева аммиачно-водной жидкости, которая постоянно двигается по металлическому змеевику. Нагрев происходит с помощью газа или электричества, так как гаджет способен работать от разных источников. При нагревании аммиак испаряется и охлаждает стенки автохолодильника. Очень экономно потребляет и расходует энергию, способен на небольшом газовом баллоне работать несколько недель без перерыва.

Разобравшись в принципе работы автомобильного холодильника, можно сделать для себя некоторые выводы.

  • Автохолодильники абсорбционного и термоэлектрического типа не могут долго удерживать низкую температуру внутри камеры. Они чувствительны к температуре окружающего воздуха — чем теплее воздух, тем выше температура внутри холодильника.
  • Автохолодильники компрессорного типа никак не зависят от температуры наружного воздуха и способны понижать температуру до минус 25°.

Смотрите в видео ниже, работа автомобильного холодильника от сети.

Читайте, как работает автомобильный холодильник.

А также о том, как сделать автомобильный холодильник своими руками.

Устройство автомобильного холодильника

Все существующие автомобильные холодильники имеют совершенно разное устройство. Основной признак, по которому разделяют автохолодильники — это время и способ охлаждения продуктов.

  1. Термоэлектрический холодильник. Компактен, небольшого веса и объема, отлично вместит запас продуктов для 2-4 человек. Цена на это холодильное устройство вполне демократична.
  2. Абсорбционный холодильник. Удобен для хранения запасов провизии на большую компанию, экономичен. Способен работать от нескольких источников питания, что делает его достаточно мобильным. Практичен и надежен, практически не ломается, так как не имеет твердых частей.
  3. Компрессионный холодильник. Имеет довольно внушительные размеры и вместимость, охлаждает лучше других агрегатов и долго держит отрицательную температуру. Довольно высокая цена быстро окупается удобством и малым потреблением энергии.

Опубликовано: 15 ноября 2016

Термоэлектрический холодильник автомобильный переносной: отзывы и ремонт

Лето – идеальное время года, чтобы провести свой досуг на природе, а помогут в этом переносные холодильники. Они в равной степени могут использоваться как в транспорте, так и дома. Но, как не потеряться среди огромного выбора моделей?

Критерии выбора

Современный рынок предлагает широкий ассортимент данного товара. Каждая модель отличается принципом работы, дизайном, вместимостью. Существует несколько критериев выбора.

Автохолодильники

Если поездка рассчитана на не более двух человек, то идеальный вариант сумка – холодильник, которая вмещает несколько закусок, а также прохладительных напитков. При необходимости постоянно перевозить продукты с учетом расстояния, то понадобится более габаритный агрегат с большей вместимостью.

  1. Время сохранения продуктов. Каждый автомобильный холодильник обладает своим временным диапазоном поддержания холода.
  2. В зависимости от типа, модель имеет определенный температурный режим. Для некоторых продуктов достаточно быть лишь охлажденными, другим же требуется глубокая заморозка.
  3. Вместимость салона авто и объем его багажника.

При возможности лучше приобрести сразу несколько видов таких «помощников».

Термохолодильник

Виды автомобильных холодильников

В автомобильных холодильниках чаще всего используют компрессорный или термоэлектрический тип охлаждения.

  1. Компрессорный агрегат — это уменьшенная в размерах модель домашней бытовой техники. Принцип его работы основан на трех составных — конденсатора, мотора-компрессора и испарителя. Основное вещество, за счет которого они взаимодействуют друг с другом – разновидность фреона, хладагент. Он может охладить и заморозить продукты. Однако обладает повышенным шумом при работе, большим весом и высокой ценой.
  2.  Автомобильный термоэлектрический холодильник распространен за счет своих небольших размеров, длительным сроком сохранения продуктов, симпатичным дизайном.
  3. Абсорбционные холодильники считаются оптимальным вариантом для долгих стоянок на природе (кемпингов, пикников и так далее). Работает устройство, как правило, от газового баллона. Нередко его приобретают для дома в тех районах, где регулярно отключают электричество. Купить можно агрегат как с морозильной камерой, так и без нее. Среди основных недостатков — периодическая поломка, нуждающаяся в ремонте и замене ломающихся элементов.

Термоэлектрические холодильники Mystery

Принцип работы и преимущества

Благодаря своей безопасности, доступной цене и ряду других преимуществ, наибольшее количество отзывов получил переносной термоэлектрический холодильник:

  • В рабочем режиме он производит наименьшее количество шума, благодаря отсутствию движущихся элементов;
  • Невысокая стоимость;
  • Отсутствие вредных компонентов делает его безопасным;
  • Экономичный расход электроэнергии;
  • Эксплуатационные возможности. Использовать термоэлектрический агрегат можно в любом положении;
  • Подлежит ремонту своими руками либо в специализированных центрах.

Принцип работы термоэлектрического холодильника основан на откачивании тепла из камеры для того, чтобы понизить в ней температуру в сравнении с окружающей средой. Выкачивание тепловой энергии осуществляется за счет электричества, передавая тепло из одного металлического куба, который входит в состав переносного холодильника, в другой. Данный принцип работы носит название эффекта «Пельтье» в честь ученого, который зафиксировал это явление.

Схема работы холодильника

Схема работы этого «эффекта» в упрощенном варианте: полупроводники (металлические кубы) имеют абсолютно разные характеристики. Одна пластина нагреваясь, забирает тепло у другой. Процесс ускоряется (температура в камере падает быстрее) под воздействием электричества. Переносное устройство работает от прикуривателя. Сам холодильник выглядит в виде небольшого контейнера или сумки.

Не имея элементов в своем строение, поддающихся вибрации, такое термоэлектрическое устройство идеально для авто.

К незначительным минусам можно отнести невысокую производительность, вследствие которой мини холодильник имеет небольшой объем (максимально 50 литров). Плюс, в ходе принципа работы, элементы могут только поддержать нужную температуру, но не охладить сами продукты.

Популярные модели

Когда многие задаются вопросом, что это такое, что за термоэлектрическая сумка-холодильник? Выясняется, что и среди этого типа существуют популярные модели, выигрывающие благодаря своим преимуществам.

  • Люди, которые сталкивались с необходимостью такой покупки, сразу ассоциируют название Mobicool с автохолодом. Автохолодильники этой марки славятся своей демократичной ценой. Термоэлектрический холодильник Mobicool представлен в различных дизайнерских вариантах, среди которых можно выбрать его в виде сумки или контейнера. Кроме того, они отличаются своей компактностью, простотой в использовании.

Автохолодильник Mobicool

  • Портативное устройство, предназначенное для охлаждения и сохранения температуры продуктов, может их и подогрет. Некоторые модели Waeco оснащены дополнительной функцией памяти, имеют складные ручки, встроенные блоки управления и предохранитель в случае разрядки устройства.

Автохолодильник Waeco

Рекомендации по эксплуатации

Используя принцип работы эффекта Пельтье, можно сделать термоэлектрический холодильник своими руками. Схема выполнения приведена ниже в виде фото. Независимо от того, была ли приобретена конструкция или сделана самостоятельно, она лишь поддерживает температуру, потому все продукты и напитки предварительно охлаждаются.

Несмотря на стандартные критерии выбора автохолодильника, важно еще и понимание его принципа работы. Только так можно подобрать оптимальную для конкретных случаев модель.

Что такое термоэлектрический холодильник — Дом холодильников

Термоэлектрические холодильники

Длительная поездка на авто обязывает брать с собой в дорогу продукты питания. Чтобы не допустить их порчи в жару и оградить себя от неприятных последствий в виде отравлений, нужно поместить все необходимое в автохолодильник. Такая техника классифицируется на три разновидности.

Автохолодильники бывают абсорбционными, компрессорными и термоэлектрическими. Последний вариант, как правило, представляет собой холодильник переносного типа. Термоэлектрические холодильники имеют множество преимуществ перед другими моделями. Основное их предназначение – это временное хранение продуктов.

Рассмотрим принцип работы таких устройств и наиболее распространенные модели.

Преимущества автохолодильников

Большой плюс термоэлектрических холодильников – это низкий уровень шума во время работы. Это объясняется отсутствием движущихся и трясущихся элементов. Благодаря такой особенности их используют не только для авто. Иногда их установка уместна в квартире, на даче, в больничной палате.

По сравнению с компрессорными и абсорбционными устройствами, термоэлектрические варианты расходуют гораздо меньше электроэнергии. Более того, они редко выходят из строя и отличаются высокой надежностью, а значит, можно избежать дополнительных расходов на их ремонт.

https://www.youtube.com/watch?v=T1WYp4_Sego

Термоэлектрическим холодильникам не страшны встряски и вибрации, в силу чего их часто используют в автомобилях.

Принцип работы устройств такого типа состоит в выкачивании тепловой энергии из изолированной от внешней среды холодильной камеры с целью понижения в ней температуры. В основе процесса лежит эффект «Пелтье» (выкачивание тепла электричеством из охлаждающего устройства).

Эффект обрел такое название благодаря французскому ученому, который совершил это открытие еще в 19 веке. В устройствах такого типа предусмотрены модули, которые состоят из миниатюрных металлических кубов.

Последние соединены между собой электричеством и хранятся вместе на физическом уровне.

На момент прохождения электрического тока сквозь кубы тепло передается от исходного материала к новому. Твердое состояние термоэлектрических модулей устройства способно передать тепло в значительном объеме.

Температурный режим

Принцип работы термоэлектрических холодильников основан на том, что поглощение тепла из помещенных в него продуктов происходит за счет большой холодной пластины.

Термоэлектрические модули осуществляют его перемещение в рассеивающий тепло стабилизатор. Данная составляющая холодильника расположена под контрольной панелью.

В этом участке небольшой вентилятор приводит к рассеиванию тепла из охлаждающего агрегата по воздуху.

Постоянная температура холодильника в жаркую погоду колеблется в пределах 10 °С. При подогреве температура повышается до +54-70 °С. После отключения от сети температура в камере может оставаться такой же на протяжении 8-10 часов.

Советы по использованию

Коэффициент полезного действия подобного охлаждения – 16-17%, поэтому термоэлектрические холодильники не способны охлаждать помещенную в них продукцию в быстром режиме.

Основная функция устройств такого типа – сохранять продукты холодными, а не способствовать их охлаждению.

Если сравнивать их с изотермическими контейнерами, то время хранения продуктов в них не ограничено, поскольку прибор бесперебойно получает подпитку.

Прежде чем начать эксплуатировать термоэлектрический холодильник, нужно предварительно охладить все, что будет в нем храниться. Необходимо также дать охладиться пустой камере. В некоторых моделях автохолодильников предусмотрено два режима работы.

Они могут подогревать и охлаждать продукты. За счет функции подогрева данный холодильник лидирует среди компрессорных и абсорбционных.

Если хорошо знать устройство термоэлектрических холодильников, можно подобрать наиболее подходящую модель с набором определенных технических параметров.

Источник: https://oteplicax.ru/termoelektricheskie-xolodilniki.html

Принцип работы автомобильного холодильника

Что из себя представляет автомобильный холодильник — это современное удобное и компактное устройство, которое просто необходимо тем, кто планирует длительные поездки или выезды на природу на своем автомобиле, сохранив при этом свежими на длительное время еду, продукты или напитки.

Общей для всех автохолодильников задачей является поддержание низкой температуры, однако в различных моделях реализуется эта задача за счет различных принципов работы. Основные представленные на рынке виды холодильников для авто – это компрессорные, термоэлектрические и абсорбционные автохолодильники.

Также следует упомянуть автомобильные сумки-холодильники.

Принцип работы автохолодильников компрессорного типа

Принцип работы компрессорного автохолодильника

Компрессорный холодильник — это морозильная камера, оборудованная испарителем и компрессором, по принципу работы такой автохолодильник наиболее схож с обычным домашним холодильником.

Итак, это металлический контейнер, внутри которого хладагент, как правило фреон, находящийся в жидком виде, подается в испаритель, где происходит его переход в газообразное состояние — испарение, при этом хладагентом у самого испарителя забирается тепловая энергия от его металлических стенок. Сам испаритель благодаря этому охлаждает воздух уже самой холодильной камеры.

Затем газообразный хладагент вытягивается из испарителя компрессором, после чего конденсируется, превращаясь назад в жидкость благодаря высокому давлению, которое создает опять-таки компрессор.

При помощи автохолодильника данного типа продукты можно охладить до -18°С (модели отдельных марок, например, LIBHOF – даже до -25°С), что позволит сохранить их в хорошем состоянии на весьма продолжительное время, в особенности — рыбу, мясо, овощи или фрукты.

Использование компрессорного холодильника обеспечит возможность быстро охладить содержимое, выбрав при этом необходимую температуру. Такие автохолодильники обычно достаточно экономичны, имеют хорошую вместимость, работают от прикуривателя или от 220 Вт автомобильной сети.

При этом как недостаток указать можно лишь то, что компрессорные автомобильные холодильники немного больше весят, чем устройства иных типов.

Принцип работы холодильников термоэлектрического типа

Эффект Пелтье, положенный в основу принципа работы автомобильных холодильников термоэлектрического типа

Принцип действия термоэлектрических автомобильных холодильников основан на эффекте Пелтье: постоянный ток проходит через термическую батарею из двух частей — равных, последовательно соединенных проводников, в местах соединения которых происходит выделение или поглощение тепла, переводимого таким образом из одной части батареи в другую. Охлаждаемые пластины проводников размещены непосредственно в камере холодильника, нагреваемые же термоэлектрические пластины расположены снаружи. Через последние, нагревая их, проходит ток, охлаждая тем самым пластины, которые обеспечивают прохладу внутри камеры холодильника. Теплый воздух от наружных проводников поступает в стабилизатор, тепло от которого затем высвобождается небольших размеров вентилятором в воздух салона авто.

Автомобильные холодильники такого типа малогабаритны, отличаются почти полной бесшумностью, значительным сроком службы и отличной надежностью, у них нет трущихся или движущихся частей, не используется хладагент. Работают данные устройства от электросети в 12 Вольт, могут быть подключены к автомобильному прикуривателю.

В зависимости от модели, объем такого автохолодильника обычно варьируется от 5 до 20 литров, но есть модели и большей вместимости. Регулируемое охлаждение может обеспечивать до 25°С разницы с окружающей средой.

Однако сам процесс охлаждения идет достаточно медленно, отсутствует возможность заморозить продукты до температуры ниже нуля, ввиду чего нередко используют сухой лед, добавляемый непосредственно в камеру.

Принцип работы холодильников абсорбционного типа

Так работает абсорбационный автомобильный холодильник

Действие автохолодильников абсорбционного типа основывается на постоянной циркуляции холодильного агента — аммиачного раствора, его попеременном охлаждении/нагревании. Раствор поступает в испаритель камеры, охлаждая ее.

Поскольку температура кипения аммиака ниже, чем у воды, он испаряется за счет тепла, которое было получено при охлаждении. После чего происходит поглощение его паров водой, затем жидким раствором вновь начинается очередной цикл.

Циркуляция идет непрерывно: абсорбер при этом осуществляет функцию всасывания, а термонасос – нагнетания.

Конструктивные особенности автохолодильников данного типа обуславливают объем в 20-150 литров. Такие холодильники обеспечивают наиболее быстрое охлаждение и температуру в камере от -5°С до +3°С, почти не производят шума.

Данные устройства достаточно экономичны, работать могут от прикуривателя и от газа.

Как недостатки автомобильных абсорбционных холодильников можно отметить их относительно большой вес наряду с определенной чувствительностью таких устройств к ухабам – если аппарат не будет находиться в правильном вертикальном положении, может нарушиться циркуляция хладагента.

Сумки-холодильники

По сути, сумка-холодильник является термическим мешком с термостатом. Она может достаточно долго обеспечивать сохранение на требуемом уровне определённой температуры, как холода, так и тепла. Термоизоляционный слой такой сумки состоит из губчатого полиамида, сохраняющего температуру в течение 10 часов.

Для увеличения времени поддержания низкой температуры можно добавлять сухой лед, которому в таком случае необходимо предусмотреть отдельную упаковку.
Сумка — это наиболее бюджетная альтернатива прочим вариантам автохолодильников. Объем камеры охлаждения составляет 5 – 20 литров, впрочем, отдельные экземпляры могут иметь и больший объем.

Лучше всего она подходит для поездок на относительно короткие расстояния.

Рекомендации по выбору автохолодильника

При выборе наиболее подходящего для Вас автомобильного холодильника рекомендуется принимать во внимание следующее:

  • вероятную продолжительность ваших поездок и возможное число её участников – это поможет определиться с вместительностью модели (исходить можно из расчета 5 литров на персону) и необходимой длительностью работы устройства;
  • погодные условия предполагаемого пользования — от них не зависит только работа компрессорных автохолодильников, иные типы устройств обладают существенными ограничениями;
  • объем занимаемого холодильником пространства в автомобиле, его расположение и крепление в машине;
  • энергопотребление устройств следует соотносить с эффективностью и длительностью работы – так, термоэлектрический холодильник при активном потреблении емкость аккумулятора автомобиля охлаждает значительно хуже, нежели компрессорный автохолодильник.

В целом, наиболее оптимальным вариантом являются автомобильные холодильники компрессорного типа. Да, разумеется, они несколько дороже, чем термоэлектрические автохолодильники, но при этом обеспечивают самое быстрое и качественное охлаждение, экономичны и удобны в использовании. Абсорбционные сопоставимы с ними по цене, но также значительно уступают по характеристикам охлаждения.

Основные преимущества и недостатки автохолодильников различных принципов работы
Принцип работы автохолодильника Преимущества Недостатки
Компрессионные автомобильные холодильники — охлаждение до -18 (-23) °С;— быстрый набор нужной температуры;— возможность выбора конкретной температуры охлаждения;— высокая продолжительность работы;— экономичны. — несколько тяжеловаты.
Термоэлектрические автомобильные холодильники — могут работать как на охлаждение, так и на нагрев;— способ размещения холодильника (горизонтальный или вертикальный) не сказывается на его работоспособности;— бесшумность рабочего процесса;— компактность. — набор температуры происходит медленно;— охлаждение лишь до 25°С разницы с окружающей средой;— высокий уровень энергопотребления, ввиду чего использовать желательно при заведенном авто;— ограниченная вместимость;— малая длительность холода содержания — не свыше 3-х часов.
Абсорбционные автомобильные холодильники — поддержание от -5°С до +3°С;— работать могут от сети, прикуривателя или от сжиженного газа;— нет вибрации или шума;— экономичность работы. — холодильники имеют относительно большой вес;— работоспособность зависит от нахождения в правильном вертикальном положении, иначе происходит нарушение циркуляции хладагента и прекращение работы автохолодильника.
Автомобильные сумки-холодильники — низкая стоимость;— компактность, возможность переноски. — всего около 10-12 часов поддержания температуры;— не охлаждают содержимое, только поддерживают имеющуюся температуру.

Источник: https://avtoholodilnik.avtoset.su/blog/printcip-raboty-avtomobilnogo-holodnika/

Термоэлектрические холодильники: принцип работы

Длительная поездка на авто обязывает брать с собой в дорогу продукты питания. Чтобы не допустить их порчи в жару и оградить себя от неприятных последствий в виде отравлений, нужно поместить все необходимое в автохолодильник. Такая техника классифицируется на три разновидности.

Автохолодильники бывают абсорбционными, компрессорными и термоэлектрическими. Последний вариант, как правило, представляет собой холодильник переносного типа. Термоэлектрические холодильники имеют множество преимуществ перед другими моделями. Основное их предназначение – это временное хранение продуктов.

Рассмотрим принцип работы таких устройств и наиболее распространенные модели.

Как выбирать

Как правило, термоэлектрические холодильники для дома и автомобиля не могут похвалиться большой вместительностью. Их объем составляет 0,5-50 л. Бюджетные модели способны функционировать в режиме охлаждения и исключительно от бортовой сети. В дорогостоящих устройствах предусмотрена функция разогрева и возможность подсоединения к бытовой сети.

Выбирая холодильник термоэлектрического типа, важно определиться с такими параметрами:

  • Объем. Автохолодильник вместительностью до 5 л идеален для автомобилистов, которые путешествуют самостоятельно. Такое устройство может вместить небольшое количество продукции и бутылок с напитками. Если предполагается поездка всей семьей или большой компанией, целесообразно предпочесть термоэлектрический холодильник, объем которого составит 30-40 л.
  • Длительность поездок. Если агрегат нужен для поездок загород или передвижений на минимальные расстояния, лучшим решением станет приобретение изотермической сумки или контейнера.
  • Температурный диапазон. Если холодильнику предстоит эксплуатироваться в жарких условиях, и разница в температурном режиме будет значительной, может понадобиться морозильная камера.

Отзывы

Если ссылаться на отзывы об термоэлектрических холодильниках, то владельцы таких устройств рекомендуют при выборе придерживаться следующих правил:

  1. Приобретать модель с защитным устройством, которое будет контролировать предельно допустимую разрядку аккумуляторной батареи автомобиля.
  2. Отдавать предпочтение холодильникам с достаточной длиной шнура (не менее 2 м).
  3. Выбирать устройство с надежно закрывающейся крышкой.

Источник: https://FB.ru/article/338076/termoelektricheskie-holodilniki-printsip-rabotyi

Обзор видов термоэлектрических холодильников

Лето – идеальное время года, чтобы провести свой досуг на природе, а помогут в этом переносные холодильники. Они в равной степени могут использоваться как в транспорте, так и дома. Но, как не потеряться среди огромного выбора моделей?

Критерии выбора

Современный рынок предлагает широкий ассортимент данного товара. Каждая модель отличается принципом работы, дизайном, вместимостью. Существует несколько критериев выбора.

Автохолодильники

Если поездка рассчитана на не более двух человек, то идеальный вариант сумка – холодильник, которая вмещает несколько закусок, а также прохладительных напитков. При необходимости постоянно перевозить продукты с учетом расстояния, то понадобится более габаритный агрегат с большей вместимостью.

  1. Время сохранения продуктов. Каждый автомобильный холодильник обладает своим временным диапазоном поддержания холода.
  2. В зависимости от типа, модель имеет определенный температурный режим. Для некоторых продуктов достаточно быть лишь охлажденными, другим же требуется глубокая заморозка.
  3. Вместимость салона авто и объем его багажника.

При возможности лучше приобрести сразу несколько видов таких «помощников».

Термохолодильник

Виды автомобильных холодильников

В автомобильных холодильниках чаще всего используют компрессорный или термоэлектрический тип охлаждения.

  1. Компрессорный агрегат — это уменьшенная в размерах модель домашней бытовой техники. Принцип его работы основан на трех составных — конденсатора, мотора-компрессора и испарителя. Основное вещество, за счет которого они взаимодействуют друг с другом – разновидность фреона, хладагент. Он может охладить и заморозить продукты. Однако обладает повышенным шумом при работе, большим весом и высокой ценой.
  2.  Автомобильный термоэлектрический холодильник распространен за счет своих небольших размеров, длительным сроком сохранения продуктов, симпатичным дизайном.
  3. Абсорбционные холодильники считаются оптимальным вариантом для долгих стоянок на природе (кемпингов, пикников и так далее). Работает устройство, как правило, от газового баллона. Нередко его приобретают для дома в тех районах, где регулярно отключают электричество. Купить можно агрегат как с морозильной камерой, так и без нее. Среди основных недостатков — периодическая поломка, нуждающаяся в ремонте и замене ломающихся элементов.

Термоэлектрические холодильники Mystery

Принцип работы и преимущества

Благодаря своей безопасности, доступной цене и ряду других преимуществ, наибольшее количество отзывов получил переносной термоэлектрический холодильник:

  • В рабочем режиме он производит наименьшее количество шума, благодаря отсутствию движущихся элементов;
  • Невысокая стоимость;
  • Отсутствие вредных компонентов делает его безопасным;
  • Экономичный расход электроэнергии;
  • Эксплуатационные возможности. Использовать термоэлектрический агрегат можно в любом положении;
  • Подлежит ремонту своими руками либо в специализированных центрах.

Принцип работы термоэлектрического холодильника основан на откачивании тепла из камеры для того, чтобы понизить в ней температуру в сравнении с окружающей средой. Выкачивание тепловой энергии осуществляется за счет электричества, передавая тепло из одного металлического куба, который входит в состав переносного холодильника, в другой. Данный принцип работы носит название эффекта «Пельтье» в честь ученого, который зафиксировал это явление.

Схема работы холодильника

Схема работы этого «эффекта» в упрощенном варианте: полупроводники (металлические кубы) имеют абсолютно разные характеристики. Одна пластина нагреваясь, забирает тепло у другой. Процесс ускоряется (температура в камере падает быстрее) под воздействием электричества. Переносное устройство работает от прикуривателя. Сам холодильник выглядит в виде небольшого контейнера или сумки.

Не имея элементов в своем строение, поддающихся вибрации, такое термоэлектрическое устройство идеально для авто.

К незначительным минусам можно отнести невысокую производительность, вследствие которой мини холодильник имеет небольшой объем (максимально 50 литров). Плюс, в ходе принципа работы, элементы могут только поддержать нужную температуру, но не охладить сами продукты.

Популярные модели

Когда многие задаются вопросом, что это такое, что за термоэлектрическая сумка-холодильник? Выясняется, что и среди этого типа существуют популярные модели, выигрывающие благодаря своим преимуществам.

  • Люди, которые сталкивались с необходимостью такой покупки, сразу ассоциируют название Mobicool с автохолодом. Автохолодильники этой марки славятся своей демократичной ценой. Термоэлектрический холодильник Mobicool представлен в различных дизайнерских вариантах, среди которых можно выбрать его в виде сумки или контейнера. Кроме того, они отличаются своей компактностью, простотой в использовании.

Автохолодильник Mobicool

  • Портативное устройство, предназначенное для охлаждения и сохранения температуры продуктов, может их и подогрет. Некоторые модели Waeco оснащены дополнительной функцией памяти, имеют складные ручки, встроенные блоки управления и предохранитель в случае разрядки устройства.

Автохолодильник Waeco

Рекомендации по эксплуатации

Используя принцип работы эффекта Пельтье, можно сделать термоэлектрический холодильник своими руками. Схема выполнения приведена ниже в виде фото. Независимо от того, была ли приобретена конструкция или сделана самостоятельно, она лишь поддерживает температуру, потому все продукты и напитки предварительно охлаждаются.

Несмотря на стандартные критерии выбора автохолодильника, важно еще и понимание его принципа работы. Только так можно подобрать оптимальную для конкретных случаев модель.

Источник: http://expertfrost.ru/reiting/termoelektricheskie-xolodilniki

Термоэлектрический холодильник: плюсы и недостатки

Собираясь в долгую поездку, люди как правило принимают пищу в кафе и ресторанах. Но на это нужны дополнительные средства, а также есть риск получить отравление, принимая пищу в непроверенных заведениях.

Лучшим вариантом будет взять с собой еду собственного приготовления в дорогу. Вы сами готовите то, что вам нужно. Это экономно и надежно, так как вы знаете, что еда безопасна, и нет риска подхватить какую-то заразу.

Но для длительных переездов необходимо хранить еду в специальных термоэлектрических холодильниках. Они способствуют поддержанию низкой температуры и сохраняет свежесть продуктов.

Что такое термоэлектрический холодильник?

Автомобильные холодильники бывают трех видов: компрессорные, термоэлектрические и абсорбционные. Каждый вид подходит для определенной ситуации и машины, но термоэлектрические универсальны, чем заслуживают доверие автомобилистов.

Основной принцип работы термоэлектрического холодильника заключается в выкачивании энергии тепла из холодильной камеры, изолированной от внешней среды. Таким образом, осуществляется понижение температуры по эффекту «Пелтье».

В таких аппаратах присутствуют миниатюрные металлические модули, состоящие из кубов. Они соединены между собой электричеством и расположены на одном физическом уровне. Электричество проходит сквозь модули, что вытесняет тепло из одного материала и передает другому.

Электрические модули, находящиеся в твердом состоянии, могут передавать тепло в огромных количествах. Сам принцип заключается в том, что тепло поглощается большой холодной металлической пластиной. Энергия перемещается из материала в стабилизатор, где рассеивается.

Эта конструкция находится под контрольной панелью холодильника, где вентилятор небольших размеров приводит в движение теплый воздух, охлаждая его об пластину. Температура при подогреве составляет от 50 до 70 градусов, а постоянная температура в летнее время около 10 градусов. После отключения холодильника от электросети температура будет поддерживаться еще около 10 часов.

Преимущества термоэлектрических холодильников

Данный вид холодильных аппаратов широко распространен благодаря преимуществам, которых нету у его собратьев.

  • Бесшумная работа холодильника. Обычно такой аппарат, как холодильник сильно шумит, доставляя дискомфорт. Данный тип холодильной установки не имеет этого недостатка и работает бесшумно. Взяв его в поездку, вы даже не заметите, что он находится в вашем автомобиле.
  • Отсутствие хладагента. Хладогент – это вещество (жидкость, газ и даже твердый материал), осуществляющее охлаждение материалов, путем кипения, испарения и циркуляции внутри охлаждающей системы. В термоэлектрических холодильниках хладагент отсутствует, что упрощает его эксплуатацию.
  • Низкая цена. Холодильники такого типа имеют низкую цену на рынке за счет своей простоты и универсальности. Они намного дешевле компрессорных, что делает их доступными большему числу клиентов.
  • Устойчивость к тряске и ударам. Конструкция таких холодильников позволяет безопасно перевозить еду в автомобиле. Тряска и удары по аппарату никак не повлияют его работу, что делает его незаменимым для автомобилистов.
  • Надежность. Установки охлаждения являются сложными конструкциями. Однако, термоэлектрические холодильники просты в устройстве. Они редко выходят из строя, а если и выходят, то просты в ремонте и обслуживании. Имеют меньшее количество деталей, которые можно приобрести в любом городе.

Недостатки термоэлектрических холодильников

Такие аппараты имеют и недостатки, которые влияют на эксплуатацию.

  • Слабое охлаждение. Термоэлектрические холодильные установки за счет своего устройства имеют такой недостаток, как слабое охлаждение.
  • Меньшее время хранения продуктов. Продукты в таких холодильниках сохраняются свежими не так долго, как в других видах установок. Именно поэтому рекомендуется помещать в термоэлектрические холодильники уже замороженную, либо охлажденную пищу.
  • Небольшой объем. Обычно, такие холодильные установки имеют малые габариты камеры, что позволяет хранить не так много продуктов.
  • Медленный набор температуры. За счет необычного принципа охлаждения, такие холодильники долгое время набирают рабочую температуру, что может доставить неудобства.
  • Высокий расход энергии. Холодильники такого типа имеют низкий КПД при наборе температуре, что приводит к большему объему потребления электроэнергии. Из-за разности температур внутри и снаружи установки, ей сложнее набрать рабочую норму.

Как выбрать термоэлектрический холодильник?

Решившись на приобретение данной установки, у вас возник вопрос «Как выбрать термоэлектрический холодильник?». Сейчас мы дадим вам ответ на этот вопрос.

Следует выбирать холодильник по трем критериям:

  1. Температурный диапазон. Тут стоит выбирать в зависимости от условий эксплуатации. Вы можете приобрести морозильную камеру, если находитесь в жарком климате.
  2. Длительность поездок. В зависимости от длинны ваших поездок, вы можете выбрать маленькие контейнеры и сумки для коротких перемещений, либо купить большие и более мощные установки, если планируете ездить далеко.
  3. Объем. Тут уже нужно смотреть: путешествуете вы один, либо с семьей. Если вы ездите один – вам подойдут холодильники емкостью от 5 литров. Вы можете положить туда еду и напитки, которых вам хватит на поездку. Либо можете приобрести контейнеры ёмкостью 30-40 литров, если вы не один.

Таким образом мы рассмотрели все достоинства и недостатки термоэлектрических холодильников. Если вы любите долгие поездки на авто, то данный тип холодильных установок будет для вас полезен.

Он надежен, не издает шума, а также удобен в использовании. Рекомендуем класть уже замороженную и охлажденную пищу для более высокого КПД использованиях холодильника.

Несмотря на его низкий объем, его вполне достаточно для сохранения свежести пищи. Его легко обслуживать и ремонтировать, так как он имеет минимум деталей, без хладогента, а запчасти можно приобрести в любом городе.

Источник: https://plusiminusi.ru/termoelektricheskij-xolodilnik-plyusy-i-nedostatki/

Термоэлектрические холодильники: разбираем вопрос

В настоящее время различают три основных вида холодильников: абсорбционные, компрессионные и термоэлектрические холодильники. Последний вид очень часто используется в переносных холодильниках.

Плюсы термоэлектрических холодильников

Термоэлектрические холодильники отличаются наиболее низким уровнем шума в рабочем режиме, так как в них нет движущихся и трясущихся частей. Именно поэтому их с успехом применяют в палатах больничных учреждений или размещают в спальных комнатах при отсутствии свободного пространства в коридоре или кухне.

Потребление электроэнергии данными холодильниками из расчета на один литр охлаждаемого объема намного ниже, чем у компрессорных или абсорбционных. Кроме того, ремонт холодильников этого типа требуется сравнительно редко, так как они довольно надёжны.

Термоэлектрические холодильники очень часто используются как автомобильные, так как не боятся вибрации и тряски, могут эксплуатироваться как в обычном положении, так и в перевёрнутом.

: Посудомойка Bosch — общий взгляд

Продукты охладит прикуриватель

Все автомобильные холодильники, вне зависимости от принципа охлаждения, работают от прикуривателя с постоянным током 12 В. Есть модели, которые могут работать и от прикуривателя, и от обычной сети 220 В — это большинство компрессионных и абсорбционных моделей, они стоят дорого.

Если вы хотите, чтобы простой небольшой автохолодильник обязательно работал и от сети, стоит отдельно купить выпрямитель (преобразователь, который превращает переменный ток в постоянный), через который можно подключить прибор к розетке.

При выборе автохолодильника обязательно обращайте внимание на наличие в модели предохранителя заряда аккумулятора: холодильник не должен «посадить» его.

Необходимо, чтобы длина провода была подходящей: выберите в машине место установки холодильника и прикиньте длину электрошнура.

Холодильник ХАТЭ-12М

Холодильник состоит из корпуса 1 (рис. 3, а), крышки 2 и соединительного шнура 10. Для подключения холодильника к источникам электроэнергии автомашин различных марок применяют переходное устройство, которое надевают на вилку соединительного шнура. В крышку вмонтированы вентилятор и термоохлаждающий агрегат 6, состоящий из радиатора 7 тепла и радиатора 9 холода. Вентилятор состоит из электродвигателя 5, на концах вала которого закреплены крыльчатки 3 и 8.

Рис. 3. Холодильник ХАТЭ-12М:

а — общий вид: 1 — корпус: 2 — крышка; 3, 8— крыльчатки; 4 — резистор; 5 — электродвигатель; 6 — термоохпаждающий агрегат; 7 — радиатор тепла; 9 — радиатор холода; 10 — соединительный шнур; 11 —переключатель

б — электрическая схема: М—электродвигатель: S —выключатель; R — резисторы; G — источник питания

С помощью переключателя 11, расположенного на крышке холодильника, меняют один режим на другой: в одном случае напряжение подается через резистор 4, а в другом — термоагрегат непосредственно присоединяется к источнику питания.

Термоэлектрическая батарея, включенная в электросеть постоянного тока напряжением 12 В, создает перепад температур между рабочими поверхностями. Крыльчатка 3 (при включенном электродвигателе) охлаждает радиатор тепла, а крыльчатка-8 перемешивает воздух в холодильной камере.

Электрическая схема холодильника показана на рис.3, б. В комплект поставки холодильника входят две загрузочные сетки, два ключа, переходное устройство.

Устройство и принцип действия термоэлектрического автохолодильника

Термоэлектрическое охлаждение построено на принципе выкачивания из изолированной камеры автомобильного холодильника тепловой энергии с целью снижения температуры камеры автохолодильника до более низкого температурного показателя, чем t˚ окружающей среды. В основу данного принципа охлаждения положен т.н. эффект «Пелтье», состоящий в выкачивании тепла из автохолодильника наружу посредством электричества.

Автохолодильник оборудован термоэлектрическими модулями, сконструированными из мельчайших металлических кубиков, которые хранятся вместе и соединяются посредством электричества. При прохождении электрического тока сквозь пересечение кубиков тепло распространяется от одного вида металла к другому.

Твердое состояние этих модулей может переносить большие объемы тепла при условии, что подсоединенное к теплопоглощению средство размещено с одной стороны, а средство, растрачивающее тепло – с другой стороны.

Холодная пластина больших размеров, выполненная из алюминиевого сплава, является стабилизатором поглощенного тепла из содержимого (напитков или продуктов питания), в то время как термоэлектрические модули способствуют его перемещению в стабилизатор, рассеивающий тепло. Вентилятор небольшого размера помогает рассеиванию тепла из автохолодильника по воздуху.

Источник: https://mebelclubspb.ru/kuhnya/termoelektricheskiy-holodil-nik.html

Термоэлектрический холодильник

Появление новых видов уже хорошо известных бытовых приборов всегда связано с обеспечением более высокого уровня комфорта человека и направленно всегда на удовлетворение его потребностей. Именно с этой целью на мировом рынке появились переносные холодильники с термоэлектрическим охлаждением, которые способны обеспечить охлажденными продуктами и напитками вне дома: в поездке или на пикнике.

Как работает термоэлектрический холодильник?

Принцип работы любого термоэлектрического холодильника основывается на использовании Эффекта Пельтье. Он заключается в том, что при прохождении постоянного тока через термобатарею, которая состоит из двух разнородных проводников (соединенных последовательно), в месте их соединения тепло выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока), т.е. происходит перенос тепла так, что одна часть этой батареи охлаждается, а вторая – нагревается.

Для использования этого эффекта первая (холодная) часть термобатареи помещается в среду, которую надо охладить, а вторую (горячую) – в окружающую.

Устройство холодильника с термоэлектрическим охлаждением:

  1. Вентилятор — для отвода тепла.
  2. Радиатор — ребристая алюминиевая пластина для отдачи тепла.
  3. Дистансер — для передачи холода внутрь холодильника.
  4. Блок питания — для изменения переменного напряжения на постоянное.
  5. Переключатель режимов работы блока питания — 2 режима: от 0 до 5°С и от 8 до 12°С. 6. Корпус с крышкой.

Все элементы крепятся к задней панели корпуса или располагаются в крышке холодильника

.

Виды термоэлектрических холодильников

Существует две разновидности переносных термоэлектрических холодильников:

  • для автомобилей;
  • в виде сумки.

Автомобильный термоэлектрический холодильник

Используется в легковых и грузовых машинах, чтобы охлаждать (или подогревать) и хранить пищевые продукты и напитки во время движения автомобиля или на стоянках для отдыха. Такой холодильник устанавливают в кабине автомобиля и, иногда даже, он может выполнять роль подлокотника.

Выпускают холодильники двух модификаций: работающие от сети на12 В и 24 В, а, используя зарядно-выпрямительное устройство, его можно подключить к сети на 220 В или 127 В. Время работы неограниченно, но, естественно, при наличии источника постоянного тока.Наружный корпус такого холодильника покрыт черной искусственной кожей поверх листовой стали, а внутренний корпус — из пищевого алюминия. Теплоизоляция осуществляется за счет формованного пенополистирола. Выпускается разных форм:

  • короб, встраиваемый в специальную нишу;
  • маленький шкафчик или тумбочка;
  • мини-холодильник (для банки с напитком).

Термоэлектрическая сумка-холодильник

Очень удобный вариант переносного холодильника, позволяющий в жару наслаждаться охлажденными напитками и продуктами. Для достижения максимального эффекта в такой переносной термоэлектрический холодильник лучше все класть уже охлажденными в бытовом холодильнике, также можно положить вовнутрь аккумуляторы холода, мешочки со льдом или охлажденные пластины. Если надо этот прибор может работать и как термос, для сохранения температуры продуктов.

В отличие от автомобильного, сумка-холодильник не предназначена для подогревания продуктов.

В комплект к сумке дополнительно идут:

  • длинный шнур, чтобы располагать холодильник в багажнике;
  • две крышки: одна со шнурами и переключателем, другая – с ручкой (для переноски.

Преимущества термоэлектрического холодильника

  • бесшумность;
  • надёжность и долговечность;
  • небольшие размеры;
  • отсутствие движущихся, трущихся частей и сложных соединительных труб;
  • возможность точного регулирования температуры;
  • отсутствие потребности в жидких или газовых охладителях.

Но, несмотря на вышеперечисленные достоинства и мобильность термоэлектрических холодильников, они не пользуются большой популярностью из-за своей дороговизны.

Источник: https://womanadvice.ru/termoelektricheskiy-holodilnik

Термоэлектрический автохолодильник

Планируя отправиться в путешествие, на охоту, рыбалку, или просто выезжая за город на пикник, не стоит забывать о комфорте, а в частности – о свежести и сохранности продуктов питания, взятых в дорогу. Для многих автомобильный холодильник уже стал незаменимым помощником, а некоторым только предстоит узнать о его преимуществах в условиях поездки.

термоэлектрических автохолодильников

Термоэлектрический автохолодильник Waeco TropiCool TC-21FL является портативным устройством для охлаждения, а также поддержания температуры пищевых продуктов и напитков. Незаменим для выездов на природу. Удобен благодаря оптимальному сочетанию компактности и вместительности. Преимущества:

  • возможно охлаждение на 30˚С от внешней среды;
  • минимальный температурный показатель составляет 0˚С;
  • имеется функция подогрева, что позволяет использовать холодильник в холодное время года в качестве термоса;
  • благодаря наличию кабеля устройство можно эксплуатировать дома или на даче;
  • устройство отличается легкостью и удобством в использовании за счет наличия функции памяти, съемной крышки, складной ручки, электронного блока управления и встроенного предохранителя разрядки.

MobiCool G30AC/DC является малогабаритной переносной моделью термоэлектрического автохолодильника с универсальным питанием.

Устройство предназначено для охлаждения небольших объемов пищевых продуктов и допускает как стационарное использование (загородный дом/дача), так и эксплуатацию во время поездки. Работает в принудительном режиме охлаждения посредством встроенного вентилятора.

Корпус изготовлен из пластика, имеется термоизоляционная вставка для поддержания температуры во время кратковременного отключения питания. Объем – 30 л, масса – 4,3 кг.

Автохолодильник термоэлектрический, модель CC-22WA (объем – 22 л), является незаменимым устройством для людей, ведущих активный образ жизни и проводящих много времени в путешествиях.

Несмотря на название, автомобильный холодильник можно брать с собой не только в автопоездки – он очень удобен для использования на даче, в поезде или на природе. Корпус выполнен из безопасного, особо прочного полимера высокого качества.

Изоляция изготовлена из экологически чистого материала. Устройство имеет функции охлаждения и нагрева.

Разновидности автомобильных холодильников

Современный рынок предлагает множество видов автохолодильников, которые можно классифицировать в соответствии со способом энергоснабжения и по типу охладительной системы. По способу энергоснабжения автомобильные холодильники делятся на:

  • запитывающиеся от электросети 220 В;
  • подключаемые к автомобильной электросистеме;
  • функционирующие на пропане или бутане;
  • работающие без источника питания.

По типу охладительной системы автохолодильники разделяют на:

  • термоэлектрические;
  • компрессорные;
  • абсорбционные;
  • изотермические.

Основные функции и дополнительные опции

Термоэлектрические автохолодильники отличаются небольшим весом, компактными размерами и неприхотливостью эксплуатации. От фреоновых холодильников их отличает абсолютная экологическая безопасность.

Подобно сплит-системам, они могут функционировать в режиме нагрева или в режиме охлаждения. Камера работает как в горизонтальном, так и в вертикальном положении.

Значительный недостаток этого агрегата состоит в большой инерционности работы – необходимая температура набирается крайне медленно. В связи с этим перед закладыванием продукты рекомендуется охладить.

Такие автохолодильники выпускаются в виде контейнеров, которые встраиваются в специально отведенные для этой цели ниши. В обычных условиях, при температуре окружающей среды +25˚С, внутри холодильной камеры может сохраняться температура в диапазоне от -3˚С до +3˚С.

Режим подогрева обеспечивает температуру в пределах +60˚С. Автономный режим (при отключении от источника питания) обеспечивает сохранение холода на протяжении 8-10 часов. Как правило, термоэлектрические автомобильные холодильники работают от прикуривателя.

Подобные устройства обычно выпускаются объемом 0,5-50 л.

Достоинства и недостатки термоэлектрических автохолодильников

Достоинствами термоэлектрических автохолодильников являются:

  • нечувствительность к толчкам и тряске;
  • бесшумное функционирование;
  • компактность;
  • возможность разогрева пищевой продукции (следует отметить, что подобная функция имеется лишь у дорогостоящих моделей).

К недостаткам относятся:

  • высокий расход электроэнергии;
  • медленное нагревание или охлаждение;
  • сравнительно небольшая емкость (объем составляет не более 50 л).

Источник: https://voditelauto.ru/%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D1%85%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%D0%BA/

Термоэлектрического типа

В настоящее время различают три основных вида холодильников: абсорбционные, компрессионные и термоэлектрические холодильники. Последний вид очень часто используется в переносных холодильниках.

Принцип работы холодильников данного типа

Принцип работы термоэлектрического охлаждения заключается в выкачивании тепловой энергии из изолированной от внешней среды камеры холодильника для того, чтобы понизить температуру в этой камере относительно температуры окружающей среды. В основе этого процесса охлаждения находится так называемый эффект «Пелтье» (выкачивание тепла электричеством из холодильника).

Эффект «Пелтье» получил своё название от французского ученого, открывшего этот эффект в 1834 году. Рассматриваемые холодильники имеют термоэлектрические модули, которые конструируются из рядов крошечных металлических кубов, состоящих из несходных редких металлов, соединенных электричеством и физически хранящихся вместе. Во время прохождения электрическим током пересечения кубов, тепло переходит из исходного металла в новый.

Твердое состояние термоэлектрических модулей холодильника способно перенести немалое количество тепла, при условии нахождения подсоединенного к тепловому поглощению средства на одной стороне, а растрачивающего тепло средства — на другой.

Большая алюминиевая холодная пластина холодильника стабилизирует поглощенное тепло из лежащих внутри продуктов или напитков, а термоэлектрические модули производят его перемещение в рассеивающий тепло стабилизатор, который находится под контрольной панелью холодильника. В этом месте маленький вентилятор способствует рассеиванию тепла из холодильника по воздуху.

Советы по эксплуатации

Коэффициент полезного действия такого охлаждения составляет всего шестнадцать-семнадцать процентов, поэтому термоэлектрические холодильники охлаждают своё содержимое чрезвычайно медленно. Можно даже сказать, что основная задача данного прибора сохранять продукты холодными, а не охлаждать, только, в отличии от изотермических контейнеров, время хранения не ограничено, так как прибор «подпитывается» энергией.

Перед началом использования термоэлектрического холодильника необходимо не только охладить все напитки и продукт, но и дать время охладиться пустой холодильной камере. Многие модели этих устройств могут работать в двух режимах – подогрев и охлаждение. Именно возможность функционирования в режиме подогрева является главным преимуществом термоэлектрического холодильника перед компрессорным и абсорбционным.

Понимая принципы работы холодильников, можно подобрать подходящую модель с нужным набором характеристик самостоятельно, не опасаясь неправильного выбора.

Источник: https://remontholodilnikov.ru/articles/termojelektricheskogo-tipa-holodilnik/

Принцип работы автохолодильника: без компрессора, от прикуривателя, термоэлектрического

Технологичное, современное устройство небольших размеров, незаменимое в долгих, дальних поездках, выездах на природу. Задача всех холодильников для автомобилей поддерживать низкие температуры герметичной камеры, где хранятся охлажденные продукты питания, напитки. Однако с различными типами охлаждающей техники эта цель достигается разными способами.

Холодильники для автомобилей по сложности конструкции, стоимости, принципам, характеристикам работы подразделяются на четыре основных типа:

  1. компрессорные.
  2. термоэлектрические.
  3. абсорбционные.
  4. сумки-холодильники.

Последний вид не относится к технике и предназначен для поддержания температуры заранее охлажденных продуктов. Как работают автохолодильники остальных категорий, рассматривается подробнее в рамках этой статьи.

Как работает холодильник без компрессора

К холодильникам, работающим без применения компрессоров, относятся агрегаты абсорбционного и термоэлектрического типов. Их действие основано на использовании принципиально отличающихся способов: с помощью хладагента или элементов Пельтье.

Принцип действия абсорбционной охлаждающей установки

Охлаждающий эффект достигается с помощью постоянной циркуляции хладагента – раствора аммиака. При этом вещество поочередно подвергается нагреву и охлаждению. Холодный состав поступает в систему испарителя холодильной камеры, охлаждает ее, испаряется. Его пары поглощаются водой (абсорбируются) и снова отправляются к трубопроводу испарителя. Абсорбер всасывает раствор, а термический насос – создает давление в системе.

Установка состоит из:

  • теплообменника, охлаждающего раствор;
  • испарителя для аммиака;
  • емкости, вмещающей хладагент;
  • дефлегматора, собирающего абсорбированную смесь.

Принцип работы автохолодильника без компрессора абсорбционного типа основан на охлаждении, происходящем в момент поглощения аммиака водой. Его использование позволяет изготовителям выпускать модели, поддерживающие температурный режим от -5°С до +3°С, работающие от электричества, сжиженного газа, без вибрации, шума, экономно.

Как работают термоэлектрические холодильники

Работа холодильных установок этого типа основана на эффекте Пельтье. Постоянный ток подается на батарею, составленную из двух проводников, соединенных последовательно. При подаче тока на стыке элементов выделяется, поглощается и переводится тепло. При этом одна часть батареи нагревается, другая охлаждается.

Пластины, которые охлаждаются, размещают внутри холодильной камеры. Нагревающиеся элементы монтируют снаружи корпуса. Для стабильной работы устройство оснащается вентиляторами, охлаждающими нагревающуюся часть батареи. Возможна установка дополнительного вентилятора. Он монтируется возле охлажденных пластин, способствует циркуляции холодного воздуха внутри герметичной камеры.

Принцип работы термоэлектрического автохолодильника позволяет выпускать модели:

  • компактные;
  • бесшумные;
  • надежные;
  • долговечные;
  • без хладагентов, изнашиваемых деталей;
  • с питанием от сети 12В.

Термоэлектрические холодильники не боятся тряски, ухабов, крена. Работают как охлаждающая и нагревающая техника. Могут устанавливаться горизонтально или вертикально. Однако не дают сильного охлаждения, зависят от температуры за бортом (до 25°С разницы), имеют ограничения по объему камеры.

Особенности автомобильных холодильников, работающих от прикуривателя

Автовладельцы используют установки, продуцирующие холод тремя способами, упомянутыми выше и выбирают холодильное оборудование в зависимости от:

  • возможностей транспортного средства, вместительности салона или багажника;
  • длительности поездок, количества людей, участвующих в них;
  • температурных характеристик, времени, требуемого для набора нужной температуры;
  • состояния покрытия автодорог, по которым зачастую приходится ездить;
  • стоимости хладотехники.

Выбираемые агрегаты компрессорного, абсорбционного либо термоэлектрического типа, объединяет возможность их подключения к прикуривателю автомобиля. При этом электричество, питающее установку, поступает от аккумулятора. Особенность принципа работы автохолодильника от прикуривателя заключается в наличии дополнительного электрооборудования в схеме и специального провода для подключения.

Если вы выбираете готовую модель любого типа, необходимо обратить внимание, есть ли в ее комплектации специальный соединительный шнур, какой он длины. Идеальным сочетанием является работа хладотехники от прикуривателя и стандартной сети 220В. Такую технику можно использовать в дороге и дома. Длину провода важно учитывать для того, чтобы устанавливать холодильник в салоне или багажнике.

Источник: https://TehnoRadio.ru/blog/princip-raboty-avtoholodilnika/

Термоэлектрический холодильник что это описание

Техническое развитие в науке всегда было направлено на то, чтобы облегчить жизнь человека, однако максимально удовлетворить все желания, чтобы каждый ощущал уют и комфорт.

Для этого и создали переносные холодильники с термоэлектрическим охлаждением, это очень удобно потому, что даже если Вы не дома, в жаркое лето Вы можете наслаждаться холодными напитками на природе, на даче или в путешествии.

Принцип работы термоэлектрического холодильника

Особенности работы заключаются на Эффекте Пельтье. Электричество, которое проходит в термобатарею, имеет два проводника, когда их соединяют тепло может выделятся или поглощаться. Таким образом одна часть батареи греет, а вторая остужает.

Оборудование такого холодильника состоит:

  1. Вентилятор — для отвода тепла.
  2. Радиатор — ребристая пластина с алюминия с целью отдачи тепла.
  3. Дистансер — чтобы холодный воздух был внутри холодильника.
  4. Блок питания — необходим, чтобы можно было регулировать переменное напряжение и постоянное.
  5. Переключатель режимов работы блока питания — есть 2 режима: от 0 до 5°С и от 8 до 12°С. 6. Корпус с крышкой.

Составляющие находятся на задней панели корпуса или на крышке холодильника

Виды холодильников

В зависимости от способа передвижения существует два вида переносных холодильников:

  • автомобильный;
  • в виде сумки.

Первый вариант встроен в кабину автомобиля, который перевозит продукты питания или воду. Такой холодильник может работать круглосуточно, естественно если есть источник электричества. Выглядит он следующим образом: снаружи темная искусственная кожа, которая покрывает основу из стали, внутри обычно выстелен пищевой алюминий.

Форма может быть абсолютно разной, начиная от формы коробки и заканчивая небольшим шкафчиком.

Второй вариант в виде сумки имеет очень компактный и удобный размер. Кроме этого, они очень вместительны, есть возможность положить много продуктов, очень удобно летом, ведь Вы не будете переживать, что они испортятся. Его легко можно взять с собой на природу или на пляж и получать удовольствие от холодных напитков и еды.

Естественно можно сразу положить уже охлажденные продукты в обычном холодильнике или положить лоточки со льдом или специальные аккумуляторы, которые сохраняют низкую температуру. Эта же сумка холодильник может работать в обратном положении, как термос, чтобы сохранить теплое питье и еду. Но в ней нельзя подогреть еду. В набор также входит длинный шнурок, переноска, две крышки, которые находятся на корпусе.

Область использования весьма широкая, начиная от офисных помещений и заканчивая выставочными центрами. В некоторых даже есть внизу ролики, поэтому их легко передвигать с места на место.

Они являются прекрасной современной альтернативой бытовых холодильников, которые обычно ставят на кухне, поскольку они шумные, большие по размеру. Кроме этого можно выбрать любую модель, предварительно прочитав технические характеристики.

Достоинства термоэлектрического холодильника

  • Работает тихо и беззвучно;
  • гарантия долговечности;
  • компактный и удобный размер;
  • четкий контроль температуры;
  • нет потребности в дополнительных охладителях.

К сожалению, хотя термоэлектрические холодильники имеют массу позитивных моментов, спрос небольшой поскольку цена на них достаточно высокая.

Мы осуществляем ремонт холодильников в Волгограде на дому.

Звоните: 8(8442) 50-50-06, 8-902-310-00-48. Поможем!

Выезов мастера и диагностика — бесплатно!

Источник: https://xn--34-9kc3dl.xn--p1ai/termoelektricheskij-holodiljnik/

Принцип работы термоэлектрического холодильника — Все об электричестве

Длительная поездка на авто обязывает брать с собой в дорогу продукты питания. Чтобы не допустить их порчи в жару и оградить себя от неприятных последствий в виде отравлений, нужно поместить все необходимое в автохолодильник. Такая техника классифицируется на три разновидности.

Автохолодильники бывают абсорбционными, компрессорными и термоэлектрическими. Последний вариант, как правило, представляет собой холодильник переносного типа. Термоэлектрические холодильники имеют множество преимуществ перед другими моделями. Основное их предназначение – это временное хранение продуктов.

Рассмотрим принцип работы таких устройств и наиболее распространенные модели.

Все об абсорбционных холодильниках

В нашей стране абсорбционный тип холодильников до сих пор представлен слабо, хотя за рубежом такая техника пользуется спросом. Немногие модели, прибывающие для продажи в Россию уже сейчас, могут оказаться интересными для потребителя. В этом руководстве мы расскажем об особенностях абсорбционных автохолодильников и подскажем, на что обращать внимание перед покупкой.

Назначение абсорбционного автохолодильника

Абсорбционный автохолодильник призван поддерживать низкую температуру пищевых продуктов, уберегая их от преждевременной порчи. На нем также лежит функция охлаждения пищи и напитков, если те принято употреблять в холодном виде. В западных странах такая техника часто используется автомобилистами для безопасной транспортировки пищи в машине. Вместительная модель, имеющая возможность питаться от розетки, может применяться в качестве основного дачного холодильника.

Типы абсорбционных автохолодильников

Подобное оборудование является лишь подклассом охладительной техники, но предполагает еще более глубокую классификацию.

Первый критерий – используемые источники тепла. 

Охлаждение осуществляется в результате нагрева водоаммиачной смеси, нагревать ее может как непосредственно огонь от дизельного топлива или природного газа, так и разогретый им пар или вода (75-200 и 75-95 градусов соответственно). Особой популярностью пользуются электрические модели, где нагрев воды происходит с помощью металлических нагревательных элементов.

Автохолодильники могут быть стационарными и переносными. 

Стационарные модели имеют значительные габариты и массу, а также не оборудованы удобными для транспортировки ручками, однако оснащаются вилками для розетки 220В и применяются за пределами автомобиля. 

Переносные заточены под постоянное перемещение, потому ориентируются на работу от газового баллона или прикуривателя.

По типу конструкции и способам установки классифицируются только стационарные модели. Выделяют напольные, настенные и встроенные разновидности.

Принцип работы абсорбционного холодильника

Рассматривать механизм действия такого оборудования стоит на примере аммиачной смеси в роли хладагента – ее чаще всего используют в автохолодильниках.

Смесь закипает в генераторе и в виде пара добирается до конденсатора. Остатки смеси, из которой выкипела большая часть аммиака, попадают в абсорбер, где насыщаются аммиаком повторно. Тем временем образовавшиеся пары аммиака попадают в конденсатор и там превращаются снова в жидкость, направляясь в испаритель. Благодаря описанной схеме хладагент забирает тепло из внутренностей холодильника и выбрасывает его во внешнее пространство при попадании в конденсатор.

В абсорбционном механизме хладагент движется сразу по двум цепям. Более крупная цепь узлов обеспечивает работу всего механизма, в ее прохождении участвует газообразный и жидкий аммиак, а также водоаммиачная смесь. Малая цепь предназначена для восстановления в смеси должного процента содержания аммиака.

Основные элементы

Механизм абсорбционного холодильника состоит из следующих обязательных узлов.

  • Генератор. Сюда попадает водоаммиачная смесь с большим процентом аммиака. Здесь она нагревается за счет горения топлива или электрических нагревательных элементов.
  • Конденсатор. Узел, позволяющий отдать максимум тепла в окружающую среду.
  • Абсорбер. Отвечает за насыщение обедненного водоаммиачного раствора аммиаком. Всасывание аммиачных паров происходит за счет разницы давления – внутри абсорбера оно несущественно. Химический процесс внутри узла сопровождается выделением тепла, потому абсорбер оснащен водной охладительной системой.
  • Испаритель. Блок, расположенный в непосредственной близости от охлаждаемых камер, предназначен для выкипания аммиака, происходящего при температуре в 33,4 градуса.
  • Регулирующие вентили. Отвечают за подачу веществ от узла к узлу в правильных последовательности и дозировках.
  • Насос. Нагнетает перенасыщенный аммиачный раствор из абсорбера в генератор.

Используемые хладагенты

В примере принципа работы в качестве хладагента упоминается аммиак, однако это не единственный, а лишь наиболее распространенный вариант охлаждающего вещества. 

С точки зрения физики все хладагенты работают примерно одинаково, но у каждого есть свои нюансы использования. В первых прообразах холодильников хладагентами были сернистый ангидрид, метиловый эфир и все тот же аммиак, но только последний сохранил в урезанном виде свою роль до нашего времени – перечисленные вещества имеют крайне неприятный запах и токсичны для человека.

В 1930-ых годах появились хлорфторуглероды, также известные как фреоны, на полвека именно они стали главным хладагентом.

В 80-ых годах прошлого века ученые пришли к выводу, что фреоны разрушают озоновый слой атмосферы и способствуют глобальному потеплению, потому в 1987 году было принято решение об их постепенном выведении из использования.

Вместо них предложили озонобезопасные гидрофторуглеродные соединения, но они стоят дорого и не отличаются высокой эффективностью, потому фреоны могут использоваться и сейчас.

Современные холодильники работают на пропане, этилене, пропилене или изобутане. Развивается использование экологически безопасных углеводородов, диоксидов углерода и азота. Упор во всех современных хладагентах делается на безопасность, но их недостатки – завышенные цены в сравнении с КПД.

Отличия абсорбционных холодильников

Абсорбционный автохолодильник радикально отличается от привычного компрессорного или термоэлектрического.

От компрессорных

У абсорбционного механизма нет компрессора – именно эта движущаяся деталь издает характерный шум в процессе работы и чаще всего ломается. Преимущество тихого и долговечного абсорбционного холодильника может считаться также и недостатком: у компрессорных моделей замена сломавшегося компрессора не представляет сложности, а абсорбционный вариант ломается редко, но ремонту не подлежит.

Абсорбционный механизм замораживает продукты медленнее компрессорного. В условиях автомобиля он боится тряски и ударов даже больше, чем его компрессионный “собрат”.

От термоэлектрических

Общее у двух типов холодильников – отсутствие движущихся и дребезжащих частей, оба отличаются тихой работой (термоэлектрический вариант даже тише) и крайне редкими поломками. При этом термоэлектрическое устройство вообще не использует жидких хладагентов – носителем тепла здесь фактически выступает электричество, циркулирующее между внутренним и наружным блоками.

Термоэлектрические модели хороши тем, что, в отличие от абсорбционных, не боятся тряски и ударов, могут работать даже в перевернутом виде.

При этом устройство потребляет много электроэнергии, а охлаждает слабо, работает преимущественно с уже охлажденными продуктами, чья температура будет просто поддерживаться, и в этом плане абсорбционный аппарат выигрывает.

В то же время у термоэлектрических моделей есть уникальная в масштабах холодильников функция – они могут не только охлаждать, но и нагревать продукты (сохранять их в теплом состоянии).

Преимущества и недостатки

Абсорбционные холодильники не являются наиболее востребованными, потому нужно взвесить преимущества и недостатки перед покупкой.

Преимущества

  • существенная экономия электроэнергии, при работе на газу или топливе – полное отсутствие необходимости в ней;
  • очень тихая работа;
  • высокая степень экологической безопасности – в современных моделях воды куда больше, чем аммиака;
  • функционирование без поломок продолжается от 20 лет;
  • пожаробезопасность.

Недостатки

  • существенная стоимость оборудования;
  • в некачественных моделях растворение аммиака в водной массе происходит с выделением тепла без его отведения, это заметно нагревает всю систему и частично нивелирует ее действие;
  • аммиак, пусть и в сниженной концентрации, применяется в большинстве систем, а он опасен для здоровья;
  • поломка – приговор абсорбционному холодильнику, он не ремонтируется.

Основные области применения

Абсорбционные холодильники непереборчивы в источниках питания – агрегат может быть запитан и от стационарной розетки, и от бортовой системы автомобиля, и от газового баллона. Это позволяет использовать устройство где угодно, в том числе в походных условиях – прямо в автомобиле. На пятилитровом баллоне автохолодильник небольшой емкости и мощности работает месяц, потому он пользуется спросом среди часто путешествующих людей.

Использование абсорбционных холодильников актуально в дачных условиях, когда хозяева появляются наездами и не хранят много пищи. Устройство также уместно во всех регионах, где электроснабжение имеет нестабильный характер – благодаря альтернативному источнику нагрева в виде того же газового баллона гарантируется бесперебойное охлаждение продуктов.

Заключение

Абсорбционные модели разнообразны. Они удобны как в роли автохолодильника, так и для стационарного использования в регионах, где нет адекватной инфраструктуры. Мы в Dgline рекомендуем обратить внимание на вот эти модели: . Немецкое качество, 3 года гарантии и отличные цены.

Источник: http://dgline.ru/news/vse_ob_absorbtsionnykh_kholodilnikakh/

Принцип работы автохолодильников ― 130.com.ua

Автохолодильник — выбор водителей, которые не хотят отказываться от удовольствия перекусить свежим обедом и запить все прохладным напитком, находясь в дороге. Наличие такого устройства особенно актуально для семей с маленькими детьми, поскольку не нужно переживать о том, где достать свежих продуктов, чтобы накормить малыша.

В статье мы подробней рассмотрим конструкцию автохолодильников и отличия компрессорных устройств.

Абсорбционный автохолодильник: принцип работы

Такие модели работают по очень простой схеме: после процесса абсорбции (вода поглощает хладагент), происходит охлаждение. Хладагент представляет собой сваренные бесшовные трубки. Кроме этого, абсорбционный холодильник включает в себя и другие элементы:

  • Теплообменник: доводит уровень охлаждения до необходимого значения.
  • Емкость с аммиачным раствором.
  • Дефлегматор с аммиачно-водородной смесью.
  • Испаритель.

Работает агрегат следующим образом:

  • концентрированный раствор выделяет аммиак;
  • микрокапли вещества выходят в испаритель;
  • внутри они охлаждаются, температура всей конструкции снижается.

Абсорбционные холодильники отличаются небольшим расходом электроэнергии, бесшумной работой, возможностью работы в автономном режиме. Устройство считается экологически безопасным. В среднем, такие модели служат от 20 лет.

Термоэлектрический автохолодильник: принцип работы

Принцип функционирования таких устройств базируется на эффекте Пальтье: работают они на разности температур. То есть пока в одной части происходит нагрев, в другой части, наоборот, — охлаждение.

Термоэлектрические устройства работают следующим образом: емкость поглощает тепло от продуктов, термомодуль передает это тепло в стабилизатор. Покрытие конструкции не дает холоду «убежать» и таким образом поддерживается необходимая температура.

Преимущества такой модели:

  • компактные размеры;
  • бесшумная работа;
  • функционирование в автономном режиме.

В целом, конструкции устойчивы к внешнему воздействию, поэтому они идеально подходят для перевозки продуктов в любых условиях.

Советы по эксплуатации автохолодильников

Перед покупкой нужно определиться с местом для хранения конструкции, ведь от этого зависят ее размеры. На габариты устройства влияет объем холодильных камер, выбирайте из расчета приблизительно 5л. на 1 человека.

Рекомендации по выбору:

  • Наличие специальных креплений сделают агрегат более устойчивым и сохранят его от повреждений.
  • Более крупные конструкции дольше сохраняют заданную температуру.
  • При эксплуатации любой модели, нужно следить, чтобы крышка была плотно закрыта.
  • Избегайте попадания солнечных лучей на автохолодильник.

Абсорбционные устройства можно также использовать и в домашних условиях, например, для загородного участка.

Учитывайте, что каждый из типов автохолодильников имеет свои особенности эксплуатации. Выбор конкретной модели зависит от дальнейших условий использования. Например, для непродолжительных поездок целесообразней выбирать термоэлектрические агрегаты.

С доставкой по Украине автохолодильник можно купить в Киеве, Харькове, Одессе на 130.com.ua.

Смотрите видеообзоры автохолодильников

Принцип работы автомобильного холодильника CITY SERVICE автосервис в Тольятти автозаводский район. СТО городской Авто Сити Сервис

Какие бывают автомобильные холодильники? Смотрите принцип работы, разновидность, возможности автомобильного холодильника, как выбрать автомобильный холодильник, плюсы и минусы. Поездка автомобилем на отдых, куда может быть приятней, да еще и в теплое время года. Большой плюс, когда в автомобиле есть кондиционер или климат-контроль, но еще больше удовольствия, когда есть автомобильный холодильник. Сохранность продуктов, свежий бутерброд с салатом и все это запить прохладным напитком – незаменимые вещи в путешествии на дальние дистанции.

Многие согласны, что автомобильный холодильник скорей стал необходимостью, чем роскошью. Одно дело, когда холодильник встроен производителем, другая же ситуация, когда его нужно покупать отдельно. Забегая наперед, хочется сказать, что специалисты выделяют три основных типа автомобильных холодильников по принципу работы. Чтоб не ошибиться в выборе, а так же разобраться чем лучше и какой больше подойдет, рассмотрим все основные варианты автомобильных холодильников, их принцип работы, основные плюсы и минусы.

Какие бывают автомобильные холодильники?

Как уже говорили, специалисты выделяют три основные виды холодильников для автомобилей, в зависимости от устройства:

В чем разница между аммиачным и фреоновым холодильником?

На первый взгляд кажется, что никакого отличия между аммиачным и фреоновым автомобильным холодильником нет. Оба производят холод, да и внутри куча непонятных деталей, которые отвечают за ту самую работу механизма. На самом же деле разница есть и достаточно сильная. Встретить аммиачные автомобильные холодильники на сегодня большая редкость, но, как показывает практика, они есть и по цене в разы дешевле, чем фреоновые. Это обусловлено устройством механизма и относительно небольшой шумностью работы механизма.

Основным компонентом для работы аммиачного автомобильного холодильника считается непосредственно аммиак (он же хладагент). За счет подогрева аммиак вырабатывает холод, тем самым охлаждая внутреннюю часть холодильника. Есть и большой минус, со школьных уроков многие знают, что аммиак вредный для человека, независимо от того, в чистом он виде или разбавленном. Примером разбавленного аммиака можно считать нашатырный спирт, которым зачастую приводят человека в сознание после обморока.

В чистом виде аммиак может легко поранить дыхательные пути. Соответственно, можно только представить, что будет с пассажирами в случае аварии и разгерметизации системы аммиачного автомобильного холодильника. Именно поэтому данный тип холодильников не пользуется большим спросом, хотя цены умерено низкие.

Более надежными считаются фреоновые автомобильные холодильники. Но здесь так же есть свои плюсы и минусы. Такой тип холодильника идентичен бытовому экземпляру, который есть у каждого на кухне, вот только в существенно уменьшенном варианте. Основой для работы такого типа холодильника является – фреон. В отличие от аммиака выделяют несколько видов (классов) данного хладагента и среди них есть как безопасные, так и опасные.

Первые варианты фреоновых холодильников для автомобилей фаршировали хладагентом марки R12, но после запрета многими компания и экологическими нормами, его сменили на R134a, теперь же достаточно часто начал встречаться фреон марки R410a. Все из перечисленных марок фреона не опасны для человека, так как максимум могут вызвать неприятный запах и никакой побочной реакции.

Но есть и не чистые на руку производители, которые в начинке фреонового автомобильного холодильника использовали марку фреона R600a, хотя правильней назвать его изобутан (он же метилпропан). Это так же хладагент класса фреоновых, но его особенность в том, что при соприкосновении с открытым огнем он очень быстро воспламеняется. Для его производства используется доля пропана, который сегодня продают на заправках в качестве альтернативного топлива для автомобилей.

Теперь представьте, если выкурите в машине или в случае аварии повредилась герметичная система такого автомобильного холодильника. Результат попросту будет непредсказуем, но однозначно с распространением огня. Поэтому выбирая фреоновый автомобильный холодильник, присмотритесь к марке фреона в инструкции и не выбирайте с маркировкой R600a.

Термоэлектрический автомобильный холодильник

Можно сказать самым распространенным на сегодня считается термоэлектрический автомобильный холодильник. В отличие от аммиачных и фреоновых, термоэлектрический холодильник с самым низким уровнем шума. Так же данный тип считается самым экономным в плане потребления электроэнергии, а ремонт не составляет особой сложности, да и ремонтировать их приходится крайне редко, что говорит о надежности таких моделей.

С самого названия автомобильного холодильника становится понятно, что в основе работы лежит электроника и ряд физических процессов, которые производят холод или тепло. Да, как бы странно это не звучало, но в данном варианте холодильника холод вырабатывается за счет электронной платы (электроники) и законов физики. Основными элементами считаются стабилизатор, вентилятор, радиатор и рассеиватель тепла.

В зависимости от строения и производителя, в качестве питания можно использовать не только бортовую сеть на 12V, но и обычную стационарную розетку на 220V. Минусовой температуры такой холодильник не даст, но «положительный» приятный плюс для охлаждения напитков вполне возможен.

Что такое холодильник с охлажденной жидкостью?

Наверное, самым простым и самым распространенным считается холодильник с охлажденной жидкостью. В свою очередь он же и самый безопасный в эксплуатации при любых условиях. Один минус в том, что холода пропорционально столько, сколько вытянет ранее подготовленная и охлажденная «батарея». Никакой механической части или системы питания от бортовой сети автомобиля здесь нет.

Так называемая батарея для охлаждения представляет собой небольшой контейнер с жидкостью, как правило, это пропилен, разведенный водой в соответствующей пропорции к объему самой емкости. Такая консистенция не замерзает при минусовой температуре и отлично аккумулирует холод. Основной минус в том, что пока холодна данная батарея, столько же будет холод и в самом отсеке автомобильного холодильника.

Далее «батарею» снова нужно охлаждать в бытовом холодильнике и переносить в автомобильный холодильник. Такую процедуру не совсем удобно проводить на пляже или в дороге, так как занимает время и лишние затраты. Именно поэтому такой вариант автомобильного холодильника подходит для коротких поездок или транспортировки скоропортящихся продуктов.

Какой принцип работы автомобильного холодильника?

Разобравшись с тем, какие виды автомобильных холодильников есть, рассмотрим их принципы работы. Несмотря на внешнее сходство и результат, устройство и принцип работы кардинально отличаются.

Аммиачный автомобильный холодильник

Как уже говорили, в основе аммиачного автомобильного холодильника находится сам аммиак. Среди всех существующих он считается самым вредным и практически не используется в современных автомобилях. Тем не менее, его можно встретить, а значит и принцип работы так же нужно рассмотреть. Помимо аммиака в состав такого холодильника входит герметическая система, ресивер, где находится жидкость, а так же испаритель и нагревательный элемент.

В выключенном состоянии аммиак концентрируется в специальной емкости. Включив систему в сеть питания, нагревательный элемент срабатывает, тем самым нагревая аммиачную смесь. С законов физики и химии, в момент нагрева аммиака происходит реакция, и испаритель холодильника становится холодным. В зависимости от модели и производителя, возле испарителя может быть установлен вентилятор, для ускорения охлаждения внутри емкости. Забор наружного воздуха в момент работы не предусмотрен, а в боевых условиях агрегат может нагнать температуру до +8 С.

Фреоновый автомобильный холодильник

В отличие от аммиачного, фреоновые автомобильные холодильники можно поделить на безопасные и опасные для использования в автомобилях. Основная проблема огнеопасность. Те варианты холодильников, которые используют фреон (хладагент) марки R12, R134a и R410a (самые распространенные варианты) считаются не опасными и широко применяются в автомобильной промышленности. Исключением можно назвать те варианты холодильников, где использовали фреон R600a, он же изобутан и в его основе лежит пропан. Такой хладагент огнеопасный и в случае аварии может легко воспламенится, потянув за собой непредсказуемые последствия.

Независимо от того, какой из хладагентов использовал производитель в автомобильном холодильнике, принцип его работы будет одинаковым и достаточно сильно отличается от аммиачного аналога. В основе фреонового холодильника используется специальный компрессор и герметическая система. Компрессор под давлением подает фреон (как правило, в газообразном состоянии) в испаритель или так же известная простыми словами «морозилка». В момент перехода с газового в жидкое состояние, фреон охлаждает поверхность испарителя, тем самым вырабатывая холод.

Для регулировки температуры используется терморегулятор. Он механическим или электронным путем замеряет температуру внутри холодильника и тем самым включает или выключает компрессор. Это не только позволяет достичь необходимой температуры, но и экономить потребление электроэнергии, а так же не перегревать компрессор. Такой тип автомобильного холодильника считается самым прожорливым в плане электроэнергии, но и самым продуктивным по охлаждению, даже в самых непредсказуемых условиях он может выдать -18 градусов по Цельсию. Еще один минус – вес, из-за наличия компрессора и системы охлаждения в целом, холодильник получился увесистым, а так же занимает немало места.

Термоэлектрический холодильник

Если с предыдущими двумя автомобильными холодильниками понятно, что холод образуется за счет хладагента и реакции, то, как же может давать холод электроника, когда обычно она наоборот греется и отдает большое количество теплоты. На самом же деле, термоэлектрический холодильник придумали еще в далеком 1834 году. Французский исследователь Пельтье, в честь которого и назван данный метод разработал механизм, работающий на разнице температур. На момент изобретения механизма, он был большим, и никак нельзя его было назвать автомобильным или компактным.

В набор термоэлектрического холодильника входит охлаждающее устройство, теплообменник, полупроводник и термоэлектрические модули. Бокс самого холодильника внутри выполнен из алюминия, именно эта часть поглощает тепло из продуктов и пищевых изделий. Полученное тепло передается на специальный термомодуль, который в свою очередь передает его на стабилизатор. Именно разница температур в металле и нагреванию за счет тока приводит к поглощению тепла и выработке охлажденного воздуха на конструкции автомобильного холодильника.

Термоэлектрический холодильник может понизить температуру продуктов максимум до 16 градусов по Цельсию, хотя производитель заявляет о +5 С. С другой же стороны этого вполне достаточно, когда в окружающей среде температура 35 градусов или выше. Еще один плюс в термоэлектрическом холодильнике – возможность смены полярности работы элемента Пельтье. В таком случае холодильник превращается в обогреватель и вместо охлаждения продуктов, их с легкостью можно подогреть в дороге. Для этого на основной части предусмотрен тумблер, который переводит бокс в режим охлаждения или обогрева.

Автомобильный холодильник на жидкости

Устройство и принцип работы данного типа холодильника можно считать самым простым и особых затрат у него нет. Как уже говорили, основой работы для жидкостного холодильника является жидкость в герметическом контейнере. Обычно это пропилен, разбавленный водой в специальной пропорции. Такая консистенция отлично аккумулирует холод в кратчайшие сроки и не замерзает при минусовой температуре.

Принцип работы такого «холодильника» или даже правильней сказать бокса с охлажденным воздухом, достаточной простой. Заранее охлажденная жидкость в герметическом футляре помещается в крышку бокса, на внутренней стороне (так как холод имеет свойство опускаться сверху вниз). Далее действуют законы физики, холода будет в контейнере столько, сколько выдержит аккумулятор холода.

После исчерпания холода, емкость вновь нужно помещать в бытовой холодильник, чтоб она остыла и набрала холода. Огромный минус, что летом в дороге заменить аккумулятор холода тяжело или практически невозможно. Поэтому такой тип холодильника подойдет на короткое время использования. Температура внутри бокса напрямую зависит от аккумулятора и наружной температуры, как правило, температура не стабильная и со временем только растет.

Плюсы и минусы автомобильных холодильников

Как и любой механизм, автомобильные холодильники имеют свои плюсы и минусы, независимо от конструкции и типа. Как показывает практика, у таких приспособлений больше плюсов, чем минусов. Поэтому разберем каждый вид по отдельности.
Плюсы и минусы аммиачных автомобильных холодильников
ПлюсыМинусы
Низкая шумопроизводительностьПотребление энергии для тэна
Долговечность работыОпасный для здоровья в случае разгерметизации системы охлаждения
Возможность работы в любых условияхКонтроль службой экологии
Независимое расположение для работы (горизонтальное или вертикальное)Средняя стоимость холодильника
Отличная производительность, быстро нагнетает холод
Возможность регулировки температуры
Плюсы и минусы фреоновых автомобильных холодильников
ПлюсыМинусы
Относительно низкая шумопроизводительностьПотребление энергии для компрессора
Долговечность работыОпасный для здоровья в случае разгерметизации системы охлаждения (только с фреоном R600a)
Возможность работы в любых условияхКонтроль службой экологии
Отличная производительность, быстро нагнетает холод и не зависит от наружной температурыЗависимое расположение для работы (горизонтальное или вертикальное)
Возможность регулировки температурыВзрывоопасный (только с фреоном R600a)
Считается самым дорогим в производстве
Плюсы и минусы термоэлектрических холодильников
ПлюсыМинусы
Минимум шума от вентилятораОтсутствие возможности регулировки температуры
Относительно небольшое потребление электроэнергииНизкий порог охлаждения (максимум 20 градусов Цельсия)
Безопасный в использовании
Ремонтопригоден в дорожных условиях
Независимое расположение для работы
Приемлемая цена в соотношении продуктивности работы и функциональной начинки
Возможность не только охлаждения, но и подогрева
Плюсы и минусы аккумулятивных холодильников
ПлюсыМинусы
Отсутствие шумаМинимальный период работы
Не потребляет электроэнергиюВремя работы пропорционально зависит от наружной температуры бокса
Безопасный в использованииОтсутствие возможности регулировки температуры
Не нуждается в ремонтеНуждается в замене аккумулятора холода
Независимое расположение для работы
Самый дешевый (бюджетный) и доступный вариант, стоимость аккумуляторов где-то $2 за 1 шт. Замена раз в год.

Как видим, каждый из наведенных холодильников имеет плюсы и минусы. Если Вам не нужно доводить температуру в боксе ниже 20 градусов Цельсия, то вполне подойдет термоэлектрический, он отлично справляется с поставленной задачей, дешевый в обслуживании и не прихотлив в эксплуатации. Самым дешевым считается холодильник с аккумулятором холода, по сути это термо бокс, в который опускается заранее подготовленная емкость с охлажденной жидкостью. Огромный минус, что у аккумуляторного холодильника есть время, на протяжении которого он может работать, далее емкость с холодной жидкостью нужно менять.

Как выбрать автомобильный холодильник?

На сегодня разнообразие производителей подобных девайсов просто огромное. Достаточно только посмотреть на разнообразие в плане устройства самого агрегата. Так же не стоит забывать о стоимости, ведь обычно именно этот фактор играет огромную роль при выборе определенной модели. Читайте наш рейтинг автомобильных холодильников из ТОП-8.

Чтоб понять, какой автомобильный холодильник больше всего подходит, необходимо определится с условиями, в которых он будет эксплуатироваться. В первую очередь смотрим, какого объема нужен бокс. Если он больше 10-ти литров, то использовать холодильник с аккумулятором холода не имеет смысла, так как на охлаждения воздуха уйдет больше времени, чем на саму вместимость бокса.

Цены на автомобильные холодильники
Марка и модель холодильникаТехнология производства холодаЦена от, долл $.
Pinnacle Eskimo PrimeroАккумулятор холода32-40
EZetil ESC21 12VТермоэлектрический136
Ezetil E-3000Термоэлектрический240
DOMETIC RC 2200Аммиачный холодильник492
Vitrifrigo VF35PФреоновый компрессор940
Waeco Dometic CoolFreeze CFX 100Фреоновый компрессор1850
О ценовой политике мы уже говорили выше, самым бюджетным считается автомобильный холодильник с аккумулятором холода, а самым дорогим фреоновый холодильник. Оптимальный вариант на сегодня это термоэлектрический, стоит он умерено не дорого, а производительность приближена к фреоновым аналогам. Емкость бокса термоэлектрического холодильника не большая, соответственно много места в салоне он занимать не будет. Весь механизм охлаждения и управления помещен в крышку контейнера, что так же немало важно для свободного места. Самым продуктивным, но и самым дорогим считается фреоновый автомобильный холодильник. Минус в том, что он громоздкий, но плюс в его продуктивности. Для данного типа агрегатов нет пределов возможностей, и работать он может даже в самую большую жару. Он с легкостью справится с большим количеством продуктов и охладит за короткое время. Ко всему этому, производитель предусматривает питание от бортовой сети автомобиля или же от стационарной розетки.

Выбирая автомобильный холодильник, в первую очередь обратите внимание на объем бокса, далее на цену и производительность. Именно эти факторы покажут, какая модель больше всего подходит под Ваши требования и чего в дальнейшем ожидать от приобретенного экземпляра.

автомобильных холодильников:


тип и устройство, критерии выбора

Длительные путешествия на автомобиле не будут утомительными и скучными, если у вас есть походный холодильник, который обеспечит сохранность свежести продуктов питания в дороге. Автохолодильники от прикуривателя являются идеальным вариантом для автокруиза. Они обеспечивают сохранность не только холода, но и тепла.

Автомобильные холодильники — вещь достаточно практичная и часто практически незаменимая

Автомобильная промышленность предлагает потребителю сегодня широкий выбор самых разных типов холодильных устройств, начиная от простых термосов и заканчивая современными высокотехнологичными абсорбционными автомобильными холодильниками. Они могут работать автономно продолжительное время.

Автомобильные холодильники. Как выбрать по типу и устройству

По принципу обеспечения сохранности заложенных продуктов холодильники для машины делятся на два основных типа:

  1. Пассивные устройства, сохраняющие температуру заложенных продуктов длительное время;
  2. Активные устройства, производящие холод или тепло с целью сохранения качества заложенных продуктов.

Простейший и наиболее дешевый вариант автомобильной сумки — холодильника

Пассивные устройства

Сумка-холодильник

Автомобильная сумка-холодильник для продуктов, представляет собой простейшее устройство-термостат. Вместимость сумки — холодильника может быть в пределах 3-25 литров. Её задача – сохранить температуру охлаждённых продуктов в течение длительного времени. Она может иметь форму небольшого рюкзака с герметичной крышкой и состоит из 2-х нейлоновых слоёв, разделённых термоизоляционной прокладкой. Такая сумка — холодильник обеспечивает сохранность продуктов на протяжении 12 часов. Важно надолго не допускать проникновения внутрь тёплого воздуха при открывании крышки.

Сумка — контейнер для авто

Автомобильная сумка-контейнер

Сумка-контейнер представлят собой вложенные друг в друга две пластиковые коробки, разделённые термоизоляционным слоем. Нижняя часть контейнера имеет поддон для стекания конденсата. Вместимость такого контейнера может составлять от 5-ти до 45-ти литров. Существуют эксклюзивные модели, вмещающие 150 литров. Контейнерные сумки-холодильники способны сохранять начальную температуру продукта от 10 до 72 часов.
В специальный отсек контейнера можно заложить аккумуляторы холода в виде замороженных брикетов из солевых растворов, которые продлевают срок хранения продуктов в таких контейнерах. Универсальность таких аккумуляторов состоит в том, что нагретые брикеты позволяют долго сохранять продукты питания в контейнере в горячем виде.

Такие пассивные устройства для сохранения температуры заложенных продуктов по-другому ещё называют изотермическими, то есть сохраняющими постоянство тепла. Они не изменяют, а только сохраняют изначальную температуру. Это важный аспект, который нужно учитывать перед тем, как выбрать холодильник для авто. Общим достоинством и недостатком пассивных агрегатов для хранения продуктов является соответственно их дешевизна и ограниченный срок хранения внутреннего содержимого.

Активные устройства хранения

К активным типам относятся мобильные и стационарные устройства, разделяющиеся по принципу действия на компрессионные, термоэлектрические и абсорбционные автохолодильники. Размещаются стационарные холодильники в подлокотниках кресел или специальных нишах между их рядами.

Автохолодильник термоэлектрический

Термоэлектрический холодильник в форме контейнера

Самые распространённые холодильники для автомобиля небольшой вместимости работают на использовании эффекта Пельтье. Это эффект, обратный появлению термоэдс в термопарах при их нагревании. Например, если через два проводника с различным термическим сопротивлением пропускать в разных направлениях электрический ток, то в месте их контакта будет выделяться или поглощаться тепло. Если такую термопару, поглощающую тепло, обдувать вентилятором, то можно получить поток холодного воздуха, охлаждающего камеру холодильника. Такой аппарат называется термоэлектрическим автохолодильником. Изменяя силу тока через термопару и скорость обдува вентилятора, можно регулировать температуру, поддерживаемую внутри холодильной камеры.

Автохолодильники термоэлектрического типа компактные, лёгкие и неприхотливые. В отличие от фреоновых холодильников они являются экологически безопасными агрегатами. Могут работать, как в режиме нагрева, так и в режиме охлаждения, наподобие сплит-систем. Их работа не зависит от вертикального или горизонтального расположения камеры. Существенным недостатком термоэлектрического автохолодильника является большая инерционность работы – набор необходимой температуры производится медленно. Поэтому закладываемые продукты рекомендуется предварительно охладить.

Эти холодильники выпускаются в форме встраиваемых в специальные ниши контейнеров. В нормальных условиях, когда снаружи +25С, внутри камеры холодильника может поддерживаться от +3 до -3С. В режиме подогрева аппарат обеспечивает температуру до + 60С. В автономном режиме, когда он отключён от источника питания, холодильник способен сохранять холод в течение 8-10 ч. В основном, термоэлектрические автохолодильники относятся к типу автохолодильников от прикуривателя. Ёмкости термоэлектрических холодильников, выпускаемых производителями в большом разнообразии, могут лежать в пределах от 0,5 до 50 л. Рекордсменом среди микрохолодильников является «Снегирь», позволяющий остудить или подогреть типовую банку пива или энергетического напитка.

Абсорбционные автомобильные холодильники

Абсорционный газовый автохолодильник на 40 литров

Аппараты абсорбционного типа используют для охлаждения холодильной камеры цикл последовательного нагревания и охлаждения водно-аммиачного раствора с процессом выделения аммиачных паров и обратной их абсорбции водородом. В процессе нагревания электрическим кипятильником из водно-аммиачного раствора выделяются пары аммиака, которые оседают в конденсаторе, отдавая тепло и превращаясь в жидкий аммиак.

Жидкий аммиак, поступая в испаритель окружающий холодильную камеру, закипает, забирая тепло из камеры, и поглощается водородом. Водородно-аммиачный раствор, стекая в абсорбер, абсорбируется водой и получается концентрированный водно-аммиачный раствор с выделением водорода. Водород подаётся обратно в испаритель, а водно-аммиачный раствор в кипятильник. Цикл далее повторяется.

Абсорбционные холодильники производятся ёмкостью 25-150 л. Их достоинство заключается в том, что кипятильник может работать, как от электричества, так и от бензинового или газового подогревателя. В этом отношении они обладают максимальной автономностью и экономичностью работы. К недостаткам относится его работоспособность только в определённом положении.

Устанавливаться такие холодильники могут на все типы авто. Многоместные вахтовые и туристические автобусы и спецфургоны оборудуются моделями таких холодильников, которые имеют несколько дверок и встраиваются в определённое место пассажирского салона.

Компрессорный холодильник для машины

Компрессорный мини холодильник на 10 литров

Компрессорный холодильник  имеет классический принцип работы, когда для охлаждения камеры используется испарение жидкого фреона в испарителе, окружающем морозильную камеру. При испарении фреона происходит отбор тепла из морозильника, который может охлаждаться до -18С. Непрерывная циркуляция фреона по замкнутому контуру, состоящему из системы трубопроводов, осуществляется электрическим компрессором.

В процессе циркуляции фреон периодически переходит из жидкого состояния в газообразное и обратно с помощью испарителя и конденсатора. Компрессорный автомобильный холодильник имеет преимущество перед другими типами в быстродействии и экономичности работы. Он быстро достигает заданного температурного режима в морозильной камере в зависимости от объёма камеры, который практически не имеет жёстких ограничений.

Им обеспечивается оптимальный режим хранения продуктов питания в диапазоне от +4 до -18С в течение неограниченного времени. При отключении от электрического питания холодильник может сохранять температурный режим внутри камеры до 6 часов. Он работает в установленном вертикальном положении и не теряет работоспособности при отклонениях от вертикали в пределах ±30 градусов. Обладает устойчивостью к вибрациям.

Теперь зная, принцип работы холодильника, как выбрать нужный агрегат из семейства его аналогичных образцов, уже не является для вас большой проблемой. Прочитав название холодильника, вы уже видите его изнутри и представляете все его достоинства и недостатки.

Советы по выбору

Чтобы правильно подобрать себе автомобильный холодильник, советуем вам обращать дополнительно внимание на следующие моменты при его приобретении:

  1. Дальность и цель поездки. Для проведения пикников на природе недалеко от города можно приобрести недорогой изотермический контейнер или сумку-холодильник. Для дальних круизов с продолжительными пешими походами с ночёвкой больше подходят абсорбционные агрегаты с питанием от различных источников энергии. Не забудьте прихватить источник резервного питания.
  2. Климатические условия региона. Если путешествие предстоит в тропической и субтропической зоне с повышенной температурой окружающей среды, то там сумка-холодильник или изотермический контейнер, и даже термоэлектрический агрегат будут бесполезны. В этих условиях окажется более полезным автомобильный холодильник компрессорный или абсорбционный. Они дольше и стабильнее выдерживают заданную температуру при тяжёлых внешних условиях.
  3. Дорожные условия автомобильного круиза. Для горного драйвинга и езде по бездорожью более адаптированы контейнеры и сумки-холодильники или термоэлектрические холодильные аппараты. Компрессорные и абсорбционные агрегаты могут не выдержать таких перегрузок и выйти из строя.
  4. Форма холодильника также имеет значение. При покупке холодильника для авто рекомендуется поместить в него двухлитровую бутылку. Если она не вмещается, то это уже повод к размышлениям о целесообразности покупки для предстоящего путешествия.
  5. Наличие адаптера к прикуривателю. Питание автохолодильника от прикуривателя обеспечивает защиту аккумулятора от полного разряда. Встроенное защитное реле своевременно отключит холодильник от аккумулятора, чтобы предотвратить более серьёзную неприятность в путешествие, нежели несвежие продукты.
  6. Материал корпуса холодильника и конструкция крышек. Материал должен легко мыться и быть устойчивым к царапинам. Применение современных материалов обеспечивает прочность и долговечность агрегата, а также его лёгкость обслуживания. Эргономика корпуса и экологическая безопасность имеют большое значение в его эксплуатации. Герметичность крышки обеспечит надёжную сохранность продуктов. Большое удобство предоставляют двухсекционные дверки, дающие возможность не полностью открывать холодильник.
  7. Постарайтесь выбрать модель, в которой крышка холодильника будет закрываться сверху, а не сбоку.
  8. Шнур питания должен быть не менее 2-х метров.
  9. Не преплачивайте за объем. Практика показывает, что семье из трех человек вполне хватит автохолодильника объемом 40 литров.
Видео: Обзор боксов-холодильников Mystery, Vitol, Supra

В заключение – не забывайте перед покупкой потребовать и изучить инструкцию или руководство по эксплуатации, где приводится полный перечень всех технических и эксплуатационных характеристик аппарата, подтверждающих заверения менеджера по продажам

Как работают термоэлектрики? — Силовой практический

А теперь вернемся к термоэлектрике!

Строго говоря, термоэлектрические генераторы принимают разность температур и превращают ее в электрическую энергию. Удивительно, но эти материалы можно использовать и в обратном направлении! Если вы включите термоэлектрический генератор, вы создадите разницу температур. В небольших мини-холодильниках, рассчитанных всего на несколько напитков, используются термоэлектрические генераторы для эффективного охлаждения нескольких напитков.


Чтобы понять, как термоэлектрики генерируют электричество из-за разницы температур, мы должны немного узнать о том, как движутся электроны в металле.Металлы являются хорошими проводниками, потому что электроны могут свободно перемещаться внутри них, как жидкость в трубе. Представьте, что у вас есть труба, полная воды, и вы поднимаете один конец, что происходит? Вода будет стекать по трубе от верхнего конца к нижнему. Это потому, что когда вы поднимаете трубу, вы увеличиваете потенциальную энергию, и вода хочет течь вниз. В термоэлектрическом материале то же самое происходит с жидкообразными электронами, когда вы его нагреваете.

Нагрев одного конца термоэлектрического материала заставляет электроны перемещаться от горячего конца к холодному концу.Когда электроны переходят с горячей стороны на холодную, это вызывает электрический ток, который PowerPot использует для зарядки USB-устройств. Чем больше разница температур, тем больше вырабатывается электрического тока и, следовательно, больше энергии.

Сложность термоэлектрических генераторов заключается в том, что при нагревании горячей стороны нагревается и холодная сторона генератора. Для выработки энергии с помощью термоэлектрического генератора вам понадобится как источник тепла, так и способ рассеивания тепла, чтобы поддерживать разницу температур между термоэлектрическими материалами.Это делается без движущихся частей путем нагрева воды в PowerPot. Вода удерживает в несколько раз больше тепла, чем алюминий на фунт, поэтому из нее получается прекрасный радиатор. Кроме того, вода никогда не нагревается выше 212 F (100 C) при кипении, что эффективно ограничивает максимальную температуру «холодной» стороны термоэлектрического генератора. Поэтому в PowerPot всегда должно быть что-то водянистое, иначе термоэлектрический генератор может перегреться.

IRJET — Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин, для выпуска 8 тома 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET том-8 выпуск 8, Август 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


Введение в термоэлектрические охладители

Рисунок 1: Поперечное сечение типичной ТЭП

Введение

Термоэлектрические охладители — это твердотельные тепловые насосы, используемые в приложениях, где требуется стабилизация температуры, циклическое изменение температуры или охлаждение ниже температуры окружающей среды.Существует множество продуктов, в которых используются термоэлектрические охладители, в том числе CCD-камеры (устройства с зарядовой связью), лазерные диоды, микропроцессоры, анализаторы крови и портативные охладители для пикников. В этой статье обсуждается теория термоэлектрического охладителя, а также учитываются тепловые и электрические параметры.

Как работает термоэлектрик. . .

Термоэлектрики основаны на эффекте Пельтье, открытом в 1834 году, благодаря которому постоянный ток, приложенный к двум разнородным материалам, вызывает разницу температур.Эффект Пельтье — один из трех термоэлектрических эффектов, два других известны как эффект Зеебека и эффект Томсона. В то время как два последних эффекта действуют на один проводник, эффект Пельтье является типичным явлением соединения. Эти три эффекта связаны друг с другом простым отношением.

Типичный термоэлектрический модуль изготавливается с использованием двух тонких керамических пластин с рядами полупроводниковых материалов на основе теллурида висмута, легированных фосфором и азотом, расположенных между ними. Керамический материал с обеих сторон термоэлектрика добавляет жесткости и необходимую электрическую изоляцию.Материал N-типа имеет избыток электронов, тогда как материал P-типа имеет недостаток электронов. Один P и один N составляют пару, как показано на рисунке 1. Термоэлектрические пары электрически включены последовательно, а термически параллельны. Термоэлектрический модуль может содержать от одной до нескольких сотен пар.

Когда электроны переходят от материала P-типа к материалу N-типа через электрический соединитель, электроны переходят в более высокое энергетическое состояние, поглощая тепловую энергию (холодная сторона).Продолжая проходить через решетку материала, электроны перетекают из материала N-типа в материал P-типа через электрический соединитель, переходя в более низкое энергетическое состояние и высвобождая энергию в виде тепла в радиатор (горячая сторона).

Термоэлектрики можно использовать для нагрева и охлаждения в зависимости от направления тока. В приложении, требующем как нагрева, так и охлаждения, при проектировании следует сосредоточить внимание на режиме охлаждения. Использование термоэлектрика в режиме нагрева очень эффективно, потому что весь внутренний нагрев (джоулианское тепло) и нагрузка с холодной стороны перекачиваются на горячую сторону.Это снижает мощность, необходимую для достижения желаемого нагрева.

Необходимые тепловые параметры

Подходящий термоэлектрический элемент для применения зависит как минимум от трех параметров. Этими параметрами являются температура горячей поверхности (T h ), температура холодной поверхности (T c ) и тепловая нагрузка, которая должна поглощаться холодной поверхностью (Q c ).

Горячая сторона термоэлектрика — это сторона, на которой выделяется тепло при подаче постоянного тока.Эта сторона крепится к радиатору. При использовании радиатора с воздушным охлаждением (естественная или принудительная конвекция) температуру горячей стороны можно определить с помощью уравнений 1 и 2.

(1) T ч = T окр. + (O) (Q h )
Где
T ч = Температура горячей стороны (° C).
T amb = Температура окружающей среды (° C).
O = термическое сопротивление теплообменника (° C / ватт).
и
(2) Q h = Q c + P в
Где
Q ч = тепло, выделяемое на горячую сторону термоэлектрика (ватты).
Q c = тепло, поглощаемое с холодной стороны (Вт).
P in = входная электрическая мощность термоэлектрика (Вт).

Тепловое сопротивление радиатора вызывает повышение температуры выше температуры окружающей среды. Если тепловое сопротивление радиатора неизвестно, то оценки допустимого превышения температуры выше температуры окружающей среды составляют:

Естественная конвекция от 20 ° C до 40 ° C
Принудительная конвекция от 10 ° C до 15 ° C
Жидкостное охлаждение От 2 ° C до 5 ° C (выше температуры охлаждающей жидкости)

Радиатор является ключевым компонентом сборки.Слишком маленький радиатор означает, что желаемая температура холодной стороны не может быть достигнута.

Холодная сторона термоэлектрика — это сторона, которая становится холодной при подаче постоянного тока. Эта сторона может быть холоднее, чем желаемая температура охлаждаемого объекта. Это особенно верно, когда холодная сторона не находится в прямом контакте с объектом, например, при охлаждении шкафа.

Разница температур на термоэлектрике (T) относится к T h и T c в соответствии с уравнением 3.

(3) Т = Т ч — Т с

Кривые термоэлектрических характеристик на рисунках 2 и 3 показывают взаимосвязь между T и другими параметрами.

Оценить Q c , тепловая нагрузка в ваттах, поглощаемая с холодной стороны, затруднительна, поскольку необходимо учитывать все тепловые нагрузки в конструкции. Среди этих тепловых нагрузок:

  1. Активно: I 2 R Тепловая нагрузка от электронных устройств
    Любая нагрузка, вызванная химической реакцией
  2. Пассивный: Излучение (потеря тепла между двумя близкими объектами с разной температурой)
    Конвекция (потеря тепла через воздух, когда температура воздуха отличается от температуры объекта)
    Потери изоляции
    Потери проводимости (потеря тепла через провода, винты и т. Д.))
    Переходная нагрузка (время, необходимое для изменения температуры объекта)

Питание термоэлектрика

Все термоэлектрики рассчитаны на I max , V max , Q max и T max при определенном значении T h . Работа на максимальной или близкой к ней мощности относительно неэффективна из-за внутреннего нагрева (джоулианского тепла) при высокой мощности. Следовательно, термоэлектрики обычно работают в пределах от 25% до 80% максимального тока.Входная мощность термоэлектрика определяет температуру горячей стороны и охлаждающую способность при данной нагрузке.

Когда термоэлектрик работает, ток, протекающий через него, имеет два эффекта: (1) эффект Пельтье (охлаждение) и (2) эффект Джулиана (нагрев). Эффект Джулиана пропорционален квадрату тока. Следовательно, по мере увеличения тока джоулев нагрев преобладает над охлаждением Пельтье и вызывает потери в чистом охлаждении. Это ограничение определяет I max для термоэлектрического элемента.

Для каждого устройства Q max — максимальная тепловая нагрузка, которая может быть поглощена холодной стороной термоэлектрика. Этот максимум наблюдается при I max , V max и при T = 0 ° C. Значение T max — это максимальная разница температур на термоэлектрике. Этот максимум достигается при I max , V max и без нагрузки (Q c = 0 Вт). Эти значения Q max и T max показаны на кривой производительности (Рисунок 3) как конечные точки линии I max .

Пример

Предположим, что у проектировщика есть приложение с расчетной тепловой нагрузкой 22 Вт, радиатор с принудительной конвекцией с тепловым сопротивлением 0,15 ° C / Вт, окружающей температурой 25 ° C и объект, который необходимо охладить до 5 ° C. ° C. Холодная сторона термоэлектрика будет непосредственно контактировать с объектом.

Разработчик имеет термоэлектрический элемент Melcor CP1.4-127-06L в лаборатории и должен знать, подходит ли он для этого применения. Спецификации для CP1.4-127-06L следующие (эти характеристики при T h = 25 ° C):

I макс = 6,0 ампер
Q макс = 51,4 Вт
В макс = 15,4 В
T макс = 67 ° C

Чтобы определить, подходит ли этот термоэлектрик для данного применения, необходимо показать, что параметры T и Q c находятся в границах рабочих характеристик.

Параметр T следует непосредственно из T h и T c . Поскольку холодная сторона термоэлектрика находится в непосредственном контакте с охлаждаемым объектом, T c оценивается в 5 ° C. Если предположить, что температура радиатора с принудительной конвекцией выше температуры окружающей среды на 10 ° C, T h оценивается как 35 ° C. Не зная мощности термоэлектрика, невозможно найти точное значение T ч . Уравнение 3 дает разницу температур на термоэлектрике:

T = T ч — T c = 35 ° C — 5 ° C = 30 ° C

На рисунках 2 и 3 показаны кривые производительности CP1.T против Qc

Эти значения основаны на оценке T h = 35 ° C. Как только мощность термоэлектрика определена, уравнения 1 и 2 можно использовать для решения для T h и определения того, подходила ли первоначальная оценка T h .

Входная мощность термоэлектрика Pin — это произведение тока и напряжения. Используя линию тока 3,6 А на рис. 2 для тока, входное напряжение, соответствующее T = 30 ° C, составляет примерно 10 вольт.

Используя уравнения 1 и 2, теперь можно рассчитать T h .

T ч = T окр. + (O) (Q h )
, где T окр. = 25 ° C O = 0,15 ° C / ватт
Q ч = Q c + P в = 22 Вт + ((3,6 ампер) * (10 вольт)) = 22 Вт + 36 Вт = 58 Вт
следовательно T ч = 25 ° C + (0.15 ° C / Вт) (58 Вт)
= 25 ° C + 8,7 ° C = 33,7 ° C

Расчетное значение T h достаточно близко к первоначальной оценке T h , чтобы сделать вывод о том, что термоэлектрик CP1.4-127-06L будет работать в данном приложении. Если необходимо знать точное решение, процесс решения для T h математически можно повторять до тех пор, пока значение T h не изменится.

Другие параметры для рассмотрения

Материал, из которого изготовлены элементы сборки, заслуживает тщательного рассмотрения.Теплоотвод и монтажная поверхность с холодной стороны должны быть изготовлены из материалов с высокой теплопроводностью (например, из меди или алюминия) для обеспечения теплопередачи. Однако изоляция и монтажное оборудование должны быть изготовлены из материалов с низкой теплопроводностью (например, пенополиуретана и нержавеющей стали), чтобы уменьшить потери тепла.

Проблемы окружающей среды, такие как влажность и конденсация на холодной стороне, можно уменьшить, используя надлежащие методы уплотнения. Уплотнение по периметру (рис. 4) защищает пары от контакта с водой или газами, устраняя коррозию, тепловые и электрические короткие замыкания, которые могут повредить термоэлектрический модуль.

Рисунок 4: Типовой термоэлектрик от Melcor с уплотнением по периметру

Важность других факторов, таких как площадь основания термоэлектрика, его высота, стоимость, доступный источник питания и тип радиатора, варьируются в зависимости от области применения.

Одноступенчатый и многоступенчатый

Учитывая температуру горячей стороны, температуру холодной стороны и тепловую нагрузку, можно выбрать подходящий термоэлектрик. Если T через термоэлектрический элемент меньше 55 ° C, тогда будет достаточно одноступенчатого термоэлектрического элемента.Теоретическая максимальная разница температур для одного stagethermoelectric составляет от 65 ° C до 70 ° C.

Если T больше 55 ° C, следует рассмотреть многоступенчатый термоэлектрик. Многоступенчатый термоэлектрический элемент достигает высокой температуры за счет наложения нескольких или семи одноступенчатых термоэлектриков друг на друга.

Сводка

Хотя существует множество приложений, в которых используются термоэлектрические устройства, все они основаны на одном принципе. При проектировании термоэлектрического устройства важно, чтобы все соответствующие электрические и тепловые параметры были включены в процесс проектирования.После учета этих факторов можно выбрать подходящее термоэлектрическое устройство на основе рекомендаций, представленных в этой статье.

Сара Годфри
Melcor Corporation, 1040 Spruce Street
Trenton, NJ08648, USA
Тел .: +1 (609) 393 4178
Факс: +1 (609) 393 9461
Электронная почта: [email protected]

Список литературы

1. Левин М.А., Охлаждение твердого тела с помощью термоэлектриков, электронных корпусов и производства, ноябрь 1989 г.
2. Melcor Corporation, Thermoelectric Handbook, Sept., 1995.
3. Роу, Д. М., Справочник CRC по термоэлектрикам, CRC Press, Inc., 1995.
4. Смайт, Роберт, Термоэлектрические охладители извлекают тепло из современных чипов, Electronic Products, август 1995 г.

Термоэлектрический генератор энергии | Британника

Полная статья

Термоэлектрический генератор энергии , любой из класса твердотельных устройств, которые либо преобразуют тепло непосредственно в электричество, либо преобразуют электрическую энергию в тепловую энергию для нагрева или охлаждения.Такие устройства основаны на термоэлектрических эффектах, включающих взаимодействие между потоками тепла и электричества через твердые тела.

Все термоэлектрические генераторы имеют одинаковую базовую конфигурацию, как показано на рисунке. Источник тепла обеспечивает высокую температуру, и тепло течет через термоэлектрический преобразователь к радиатору, который поддерживается на уровне ниже температуры источника. Разница температур на преобразователе создает постоянный ток (DC) к нагрузке ( R L ), имеющей напряжение на клеммах ( В, ) и ток на клеммах ( I ).Промежуточного процесса преобразования энергии нет. По этой причине производство термоэлектрической энергии классифицируется как прямое преобразование энергии. Количество произведенной электроэнергии определяется формулой I 2 R L или V I .

Уникальным аспектом термоэлектрического преобразования энергии является то, что направление потока энергии является обратимым. Так, например, если нагрузочный резистор удален и заменен источник питания постоянного тока, термоэлектрическое устройство, показанное на рисунке, можно использовать для отвода тепла от элемента «источника тепла» и снижения его температуры.В этой конфигурации запускается обратный процесс преобразования энергии термоэлектрических устройств, в котором электроэнергия используется для перекачки тепла и производства холода.

Эта обратимость отличает термоэлектрические преобразователи энергии от многих других систем преобразования, таких как термоэлектронные преобразователи энергии. Входная электрическая мощность может быть напрямую преобразована в перекачиваемую тепловую энергию для обогрева или охлаждения, или входная тепловая мощность может быть преобразована непосредственно в электрическую энергию для освещения, эксплуатации электрического оборудования и других работ.Любое термоэлектрическое устройство может применяться в любом режиме работы, хотя конструкция конкретного устройства обычно оптимизируется для его конкретного назначения.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Систематические исследования термоэлектричества начались примерно между 1885 и 1910 годами. К 1910 году немецкий ученый Эдмунд Альтенкирх успешно рассчитал потенциальную эффективность термоэлектрических генераторов и очертил параметры материалов, необходимых для создания практических устройств.К сожалению, металлические проводники были единственными доступными материалами в то время, что делало невозможным создание термоэлектрических генераторов с КПД более 0,5 процента. К 1940 году был разработан полупроводниковый генератор с коэффициентом преобразования 4%. После 1950 года, несмотря на активизацию исследований и разработок, повышение эффективности выработки термоэлектрической энергии было относительно небольшим: к концу 1980-х годов КПД не превышал 10 процентов. Потребуются более качественные термоэлектрические материалы, чтобы выйти за рамки этого уровня производительности.Тем не менее, некоторые маломощные разновидности термоэлектрических генераторов зарекомендовали себя как имеющие большое практическое значение. Источники, работающие на радиоактивных изотопах, являются наиболее универсальными, надежными и обычно используемыми источниками энергии для изолированных или удаленных объектов, например для записи и передачи данных из космоса.

Основные типы термоэлектрических генераторов

Термоэлектрические генераторы энергии различаются по геометрии в зависимости от типа источника тепла и радиатора, требований к мощности и предполагаемого использования.Во время Второй мировой войны некоторые термоэлектрические генераторы использовались для питания портативных передатчиков связи. В период с 1955 по 1965 год в полупроводниковых материалах и электрических контактах были внесены существенные усовершенствования, которые расширили практический диапазон применения. На практике для многих устройств требуется стабилизатор мощности для преобразования выходного сигнала генератора в пригодное для использования напряжение.

Генераторы были построены для использования природного газа, пропана, бутана, керосина, реактивного топлива и древесины, и это лишь некоторые из источников тепла.Коммерческие блоки обычно имеют диапазон выходной мощности от 10 до 100 Вт. Они предназначены для использования в удаленных районах в таких приложениях, как навигационные средства, системы сбора данных и связи, а также катодная защита, которая предотвращает коррозию металлических трубопроводов и морских сооружений электролизом.

Солнечные термоэлектрические генераторы с некоторым успехом использовались для питания небольших ирригационных насосов в отдаленных и слаборазвитых регионах мира. Описана экспериментальная система, в которой теплая поверхностная вода океана используется в качестве источника тепла, а более холодная вода глубинного океана — в качестве поглотителя тепла.Солнечные термоэлектрические генераторы были разработаны для снабжения электроэнергией орбитальных космических аппаратов, хотя они не смогли конкурировать с кремниевыми солнечными элементами, которые имеют более высокий КПД и меньший удельный вес. Однако были рассмотрены системы с тепловым насосом и генерацией энергии для теплового контроля орбитальных космических аппаратов. Используя солнечное тепло со стороны космического корабля, ориентированной на Солнце, термоэлектрические устройства могут генерировать электроэнергию для использования другими термоэлектрическими устройствами в темных областях космического корабля и для отвода тепла от корабля.

Генераторы на атомном топливе

Продукты распада радиоактивных изотопов могут быть использованы в качестве источника высокотемпературного тепла для термоэлектрических генераторов. Поскольку материалы термоэлектрических устройств относительно невосприимчивы к ядерному излучению и поскольку источник может работать в течение длительного периода времени, такие генераторы являются полезным источником энергии для многих необслуживаемых и удаленных приложений. Например, радиоизотопные термоэлектрические генераторы обеспечивают электроэнергией изолированные станции мониторинга погоды, для сбора глубоководных данных, для различных систем предупреждения и связи, а также для космических кораблей.Кроме того, еще в 1970 году был разработан маломощный радиоизотопный термоэлектрический генератор, который использовался для питания кардиостимуляторов. Диапазон мощности радиоизотопных термоэлектрических генераторов обычно составляет от 10 -6 до 100 Вт.

Термоэлектрическое охлаждение: Схема термоэлектрической системы охлаждения

Термоэлектрический процесс отводит тепло из одной области и помещает его в другую. В качестве «носителя» используется электрическая энергия, а не хладагент.Он использовался в основном в портативных холодильниках, роскошных стационарных бытовых холодильниках, охладителях воды. Он также использовался для охлаждения научного оборудования для исследования космоса и самолетов.

Еще одно применение принципа термоэлектрика в компьютерных системах для охлаждения электронных компонентов. Как правило, это компоненты с вентиляторным охлаждением и удаленные компоненты. В больших системах может потребоваться охлажденная вода или хладагент. Однако по мере того, как компьютерные системы становятся все меньше, термоэлектрические системы охлаждения становятся все более распространенными.

Термоэлектрическое охлаждение требует, чтобы обычное оборудование не использовало систему паров. Нет компрессора, испарителя, конденсатора или хладагента. На самом деле движущихся частей нет. Устройство бесшумно, компактно и требует минимального обслуживания. Схема подключения типового термоэлектрического силового модуля.

Вход 120 В переменного тока сдается в трансформаторе до 20 В переменного тока.

Этот ток проходит через выпрямитель и меняется на 20 В постоянного тока. Затем постоянный ток пропускается через термоэлектрический модуль.Стык внутри холодильника остывает, а раздача из холодильника нагревается.

Термоэлектрические охлаждающие устройства, когда они используются в холодильной технике, называются модулями. Модуль состоит из нескольких последовательно соединенных холодных и горячих спаев. Схема модуля. Буквы P и N не видят тока положительной полярности (+) и отрицательной (-). В термоэлектрических блоках П- и Н- относятся к свойствам полупроводниковых материалов. Материалы могут быть положительными или отрицательными в зависимости от того, как электроны полупроводника ведут себя под действием тока.Конструкция модуля, прикрепленного к холодильнику, схематично показана на рис. 18-18. Направление постоянного тока в модуле определяет переход нагрева или охлаждения.

Реверсивный переключатель обычно является частью электрической цепи. Таким образом, Кабинет министров может быть за счет как прохладной, так и теплой еды. Термоэлектрические охладители имеют низкий коэффициент полезного действия (COP), но они также очень универсальны. Они могут работать от источника 12 В постоянного тока или 110 В переменного тока. Это сделало юниты популярным местом для пикников и кемпинга..

Вот как работает термоэлектрический модуль от ADVANCED THERMOELECTRIC (POLLOCK INDUSTRIES)

Вот как работают термоэлектрические охладители

Типичный термоэлектрический (ТЭ) модуль состоит из двух керамических подложек, на которых размещено множество пар или «пар» кристаллов из теллурида висмута. Кости (пары) соединены электрически последовательно и термически параллельно между керамическими элементами. Одна из этих керамик будет «горячей стороной», а другая — «холодной стороной».«

Керамические подложки из оксида алюминия обычно используются для изготовления ТЕ-модулей. Они ребристые, теплопроводные и отличные электроизоляторы. Помимо обеспечения прочного основания, керамика изолирует электрические элементы внутри модуля от радиатора на горячей стороне модуля и охлаждаемого объекта на холодной стороне.

Подушечки из электропроводящего материала, обычно из меди, достаточно большие, чтобы вместить каждую из множества «пар» игральных костей в модуле, прикрепляются к внутренним поверхностям керамики.По одной из кубиков P-типа и N-типа электрическое соединение с каждой площадкой. Расположение контактных площадок на двух керамических элементах различается, чтобы создать цепь с кубиками, которая зигзагообразно перемещается по модулю. Обычно все кубики припаяны, чтобы улучшить электрическое соединение и скрепить модуль.

Большинство модулей имеют четное количество игральных костей P-типа и N-типа, и по одному из каждого из них, совместно использующих электрическое соединение, называют «парой». Вышеупомянутый модуль можно было бы описать как модуль с 11 парами.

Хотя материалы как P-типа, так и N-типа представляют собой сплавы висмута и теллура, оба имеют разную плотность свободных электронов при одной и той же температуре. Кости P-типа состоят из материала, имеющего недостаток электронов, в то время как игральные кости N-типа имеют избыток электронов. Когда ток (сила тока) течет вверх и вниз через модуль, он пытается установить новое равновесие в материалах. Ток рассматривает материал P-типа как горячий спай, требующий охлаждения, а материал N-типа — как холодный спай, который необходимо нагреть.Поскольку материал фактически имеет одинаковую температуру, в результате горячая сторона становится горячее, а холодная — холоднее. Направление тока будет определять, будет ли конкретный кристалл охлаждаться или нагреваться. Короче говоря, изменение полярности переключит горячую и холодную стороны.

Провода, ведущие к модулям, прикреплены к (медным) контактным площадкам на керамике с горячей стороны. Если модуль опломбирован, вы можете определить горячую сторону без подачи питания. Расположив модуль на плоской поверхности, направьте провода на себя так, чтобы положительный вывод, обычно с красной изоляцией, находился справа.Нижняя поверхность будет горячей стороной.

Исследователи материалов изучают возможность использования других материалов для повышения эффективности термоэлектрических модулей, но теллурид висмута остается наиболее экономичным материалом для охлаждающих модулей, используемых при температуре окружающей среды. Однако при низкой температуре (около минус 110 градусов Цельсия) этот материал перестает превращаться в полупроводник, и его характеристики сильно ухудшаются. Как правило, максимальная температура, при которой могут работать модули, примерно на 30 ° C ниже точки плавления припоя, используемого при сборке, обычно +150 или 200 ° C (302 или 392 ° F).

TM 127-1.4-8.5 — наш самый популярный выбор для большинства применений по производству электроэнергии с термоэлектрическими модулями (ТЭГ) с температурами до 200 ° C (392 ° F).

Некоторые модули на основе теллурида висмута для производства электроэнергии изготавливаются с использованием припоя с высокой температурой плавления или без припоя. Некоторые из них можно использовать при температуре до +400 ° C.

Ссылки по теме:

продажи @ electracool.com
Бесплатный звонок в Северной Америке: 1 866.665.5434
Международный: 603.888.2467

Носимые термоэлектрические охладители со сверхвысокими характеристиками с меньшим количеством материалов

Персонализированное охлаждение с использованием переносных TE-модулей

Носимое устройство TEC дает пользователям возможность регулировать охлаждение, снижая температуру кожи ниже температуры окружающей среды, ощущение, подобное удерживанию кубика льда. Как показано на рис. 1а, носимый ТЭО обычно сопровождается теплоотводом и размещается на коже в различных частях тела человека, предпочтительно на участке, подверженном воздействию окружающей атмосферы.Человеческая рука обычно является предпочтительным местом, поскольку движение руки увеличивает теплопередачу между радиатором и окружающей средой, что в конечном итоге приводит к лучшей производительности и, таким образом, к более эффективному охлаждению ТЕС. Для ТЕС требуется значительно меньше электроэнергии, чем для охлаждения помещений, и предполагается, что эта технология обеспечит огромную экономию затрат на электроэнергию в год 15 . Модуль ТЕС состоит из нескольких термопар, состоящих из ТЭ материалов p- и n-типа, соединенных последовательно электрически и параллельно термически (рис.1б). При подаче электрического тока носители заряда (электроны и дырки) переносят тепло с одной стороны модуля на другую, а переходы термопары нагреваются или охлаждаются в зависимости от относительного направления между током и p − n-переходами, тем самым позволяя нагреваться обмен с модулем TEC и окружением 38 (рис. 1c). Термодинамически человеческое тело представляет собой низкотемпературный резервуар тепла ( T body ≈ 37 ° C), который излучает тепловую энергию со скоростью ~ 25 мВт / см 2 в окружающую атмосферу 39,40 .Однако, как показано на рис. 1d, температура кожи человека варьируется в разных частях тела. Температура кожи обычно повышается с повышением температуры окружающей среды и снижается от головы до ног. Например, при нормальной температуре окружающей среды 23 ° C температура кожи человека составляет ~ 34 ° C у головы и ~ 25 ° C у ног. Она увеличивается до ~ 36 ° C у головы и ~ 35 ° C у ног, когда температура окружающей среды увеличивается до 34 ° C 41 . Различные рабочие условия и среда с чрезвычайно высоким термическим сопротивлением затрудняют создание высокоэффективных модулей TEC для применения на корпусе.В следующих разделах подробно изучаются различные аспекты охлаждения ТЭ, включая комбинированное влияние параметров материала и конфигурации устройства на характеристики ТЭО.

Рис. 1

Индивидуальное охлаждение с использованием переносных ТЕ-модулей. a Модуль переносного термоэлектрического охладителя (TEC) обеспечивает локальное охлаждение тела, что делает ненужным охлаждение пространства. Стрелки показывают тепловой поток от человеческого тела к окружающей среде через ТЭО и радиатор. b ТЭО состоят из нескольких термопар, состоящих из термоэлектрических ветвей p- и n-типа, соединенных электрически последовательно и термически параллельно. c При подаче электрического тока носители заряда, дырки в p-типе и электроны в ветвях n-типа переносят тепло с одной стороны модуля на другую, тем самым обеспечивая теплообмен с модулем TEC и окружающей средой. Стрелки показывают движение носителей заряда, а кружки с положительным и отрицательным знаком обозначают дырки и электроны соответственно. d Температура кожи человека варьируется в разных частях тела и увеличивается с повышением температуры окружающей среды.Информация взята из исх. 41 . В результате естественной эволюции кожа человека, как и окружающий воздух, плохо проводит тепло. Таким образом, носимые ТЕС работают в среде с чрезвычайно высоким термическим сопротивлением

Влияние терморезистивной среды на материалы ТЕ

Существует три основных свойства материала ТЕ: коэффициент Зеебека ( α ), электрическая проводимость ( σ ), и теплопроводность ( κ ), которые составляют безразмерную метрику, называемую добротностью TE, zT , которая определяется как 42,43 :

$$ zT = \ frac {{\ alpha ^ 2 \ sigma}} {\ kappa} Т.$

(1)

Считается, что увеличение zT улучшает производительность устройств TE; поэтому за последние несколько десятилетий были предприняты колоссальные исследовательские усилия для улучшения zT TE материалов 44,45,46,47 . Поскольку zT зависит от трех различных свойств материала, его теоретически можно улучшить несколькими способами, такими как увеличение коэффициента Зеебека, увеличение электропроводности, снижение теплопроводности или сочетание этих трех подходов.На практике, однако, три транспортных параметра ( α , σ и κ ) сильно взаимосвязаны: 48 , что ограничивает значение zT близким к единице в массивном материале 49 . Используя последние достижения в области нанотехнологий, параметры переноса могут быть несколько разделены, обеспечивая комнатную температуру от zT до 2,4 в TE-материалах сверхрешетки с квантовыми точками 50,51 . Несмотря на эти открытия, производительность устройств TE во время реальных развертываний остается низкой, что указывает на сильное влияние операционной среды на производительность устройства 29,52 .Традиционно производительность ТЕС измеряется с точки зрения охлаждающей способности, которая определяется как максимальная скорость теплопередачи от холодной стороны к горячей при определенной разнице температур. Теоретически ожидается, что увеличение коэффициента Зеебека и электропроводности, а также снижение теплопроводности ТЭ материалов должно улучшить охлаждающую способность ТЭО. Чтобы изучить влияние терморезистивной среды на поведение материала ТЭ, мы рассмотрели четыре систематических модели модулей ТЭО, которые перечислены в дополнительной таблице 1.Все четыре модуля ТЕС идентичны по размерам; однако TEC 1 состоит из материалов TE с zT = 0,62, а другие три TEC имеют материалы TE с zT = 1,25 при 25 ° C. Более высокое значение zT для материалов TE в TEC 2, TEC 3 и TEC 4 достигается за счет увеличения коэффициента Зеебека, увеличения электропроводности и уменьшения теплопроводности соответственно. На Рисунке 2 сравнивается охлаждающая способность этих ТЕС, работающих в различных термически устойчивых средах.Во всех рассмотренных случаях поддерживается температура источника тепла 22 ° C, а радиатора — 27 ° C. На рисунке 2а показан идеальный случай, когда тепловое сопротивление источника тепла ( R источник ) и сопротивление радиатора ( R сток ) равны нулю, что приводит к T c = T источник и T h = T раковина . На рис. 2b – d показаны более реалистичные условия, когда \ (R _ {{\ mathrm {source}}} = R _ {{\ mathrm {ink}}} = \ frac {1} {{hA}} \ ne 0 \), где A, — базовая площадь модуля ТЕС, контактирующая с источником тепла и радиатором, а h — коэффициент теплопередачи.В зависимости от типа среды, используемой в теплообменниках, значение ч может отличаться, как показано в дополнительной таблице 2.

Рис. 2

Влияние терморезистивной среды на поведение материала ТЭ. Влияние свойств материала на охлаждающую способность изменяется с изменением условий окружающей среды, даже если значение zT является таким же. a , b Когда сопротивление источника / стока низкое ( h > 1000 Вт · м −2 K 1 ), лучше всего подходит материал TE с более высоким коэффициентом Зеебека. c , d Когда сопротивления источника и стока значительно высоки ( h = 100 — 500 Вт м −2 K −1 ), материал TE с более низкой теплопроводностью является лучшим выбором

Он может Следует отметить из рис. 2a, что при отсутствии источника тепла или сопротивления стока ( h = ∞) увеличение zT путем увеличения коэффициента Зеебека дает максимальную охлаждающую способность с последующим увеличением электропроводности. Интересно, что снижение теплопроводности не оказывает большого влияния на охлаждающую способность.Это также верно, когда ч = 1000 Вт м −2 K −1 (рис. 2b). Однако важно отметить, что влияние теплопроводности материала TE становится все более важным по мере увеличения сопротивления источника тепла и стока. Когда ч = 500 Вт м −2 K −1 , максимальная холодопроизводительность за счет высокого коэффициента Зеебека и низкой теплопроводности почти одинакова (рис. 2c). Поскольку сопротивление источника и стока становится чрезвычайно большим ( ч = 100 Вт · м −2 K −1 ), увеличение zT за счет снижения теплопроводности создает максимальную охлаждающую способность (рис.2г). Это обсуждение четко показывает, что внешнее тепловое сопротивление очень сильно влияет на поведение материала и его влияние на характеристики ТЕС. Самое главное, zT из материала TE — не единственный решающий параметр, определяющий характеристики TEC во всех операционных средах. В средах с низким термическим сопротивлением желательно высокое значение zT наряду с высоким коэффициентом Зеебека; тогда как в условиях высокой терморезистивности, таких как установка на человеческое тело, теплопроводность ТЭ материалов имеет первостепенное значение.

Влияние свойств материала на температуру холодной стороны ТЭО также было изучено в различных термостойких условиях окружающей среды (см. Дополнительный рис. 1). Как и ожидалось, когда сопротивление источника / поглотителя тепла было низким ( ч > 1000 Вт · м -2 K -1 ), материал TE с более высоким коэффициентом Зеебека приводил к большему охлаждению и, следовательно, к более низкой температуре холодной стороны (дополнительный рис. . 1а, б). Однако при высоком сопротивлении источника тепла и стока ( ч <500 Вт · м −2 K 1 ) низкая теплопроводность вызвала наименьшую температуру холодной стороны (дополнительный рис.1в, г). Мы также изучили влияние терморезистивной среды на коэффициент полезного действия (COP), что показано на дополнительном рисунке 2. COP определяется как холодопроизводительность на единицу входящей электроэнергии. Можно отметить, что для COP, электропроводность, по-видимому, является наиболее важным свойством материала, когда сопротивление источника тепла и стока незначительно (дополнительный рис. 2}} {A} {,} $$

(3)

, где l — высота ножки, w — ширина, N — общее количество ножек и A — площадь основания модуля.На рисунке 3 показано влияние изменения AR и FF на характеристики TEC в двух резистивных условиях окружающей среды ( ч = 1000 Вт м 2 K -1 и ч = 100 Вт м -2 K -1 ). Первый сценарий с ч = 1000 Вт м −2 K −1 представляет среду с низким термическим сопротивлением, а второй сценарий с ч = 100 Вт м −2 K −1 означает среда с высоким термическим сопротивлением.Температура источника тепла фиксируется на уровне 22 ° C, а температура радиатора поддерживается на уровне 27 ° C. В ТЭО, рассматриваемых в этом разделе, используются коммерческие материалы теллурида висмута p- и n-типа, температурно-зависимые свойства которых представлены на дополнительном рис. 3 и дополнительном рис. 4. Из рис. 3a, b видно, что влияние AR и FF по холодопроизводительности в двух сценариях не совпадают. При низком сопротивлении источника тепла и стока ( ч = 1000 Вт м −2 K −1 ) оптимальное значение FF составляет более 20%; тогда как при высоком сопротивлении источника тепла и стока ( ч = 100 Вт м −2 K −1 ) оптимальное значение FF составляет менее 20%.Однако в обоих случаях существует оптимальная FF, при которой холодопроизводительность максимальна. Оптимальный FF зависит от AR и увеличивается при увеличении AR. Также можно отметить, что охлаждающая способность при оптимальной FF увеличивается с увеличением AR. Однако при AR> 2 выигрыш в охлаждающей способности невелик. На рис. 3c, d показана температура холодной стороны ТЕС. Тенденции согласуются с холодопроизводительностью. Когда сопротивление источника тепла и стока низкое ( ч = 1000 Вт м −2 K −1 ), температура холодной стороны минимальна, когда оптимальная FF составляет более 20%; тогда как при высоком сопротивлении источника тепла и стока ( ч = 100 Вт · м −2 K −1 ) наименьшая температура холодной стороны возникает, когда оптимальная FF меньше 20%.

Рис. 3

Влияние резистивной среды на оптимальную конструкцию ТЕС. Оптимальный коэффициент заполнения (FF) и соотношение сторон (AR) сильно зависят от сопротивления источника тепла и стока. a Когда сопротивление источника тепла и стока низкое ( h = 1000 Вт · м −2 K −1 ), оптимальный FF составляет более 20%. b При высоком сопротивлении источника тепла и стока ( h = 100 Вт −2 K −1 ) оптимальное значение FF составляет менее 20%. c , d Изменение температуры холодной стороны с изменением FF и AR следует той же тенденции, что и охлаждающая способность

На рисунке 3 также показан FF для коммерческих ТЕС. Коммерческие ТЭО обычно производятся с FF более 25% и AR, близким к единице. Из рис. 3a, c можно отметить, что коммерческая конструкция ТЭО выглядит практичной, когда тепловые сопротивления источника и стока незначительны. К сожалению, когда тепловое сопротивление источника и стока велико, конструкция имеющихся в продаже ТЕС не является оптимальной.ТЭО, построенные для среды с высоким термическим сопротивлением, должны иметь небольшой FF и относительно больший AR, как показано на рис. 3b, d. Однако тонкие ножки могут повлиять на структурную целостность модулей ТЕС; следовательно, требуется компромисс между производительностью и прочностью. Эти наблюдения могут быть использованы для разработки оптимального модуля ТЕС для применения на теле, который обсуждается в следующем разделе.

Следует отметить, что традиционно холодопроизводительность (Вт · м −2 ) и COP используются в литературе для характеристики ТЕС (более подробное обсуждение см. В дополнительном примечании 2).Однако для охлаждения тела температура на холодной стороне и перепад температуры (Δ T ) можно считать более подходящим критерием для оценки эффективности ТЕС, поскольку изменение температуры может легко восприниматься человеческим телом. Предыдущие исследования показали, что человеческая кожа на определенной части руки человека может воспринимать разницу температур до 0,20 ° C для нагревания (со скоростью 2,1 ° C с -1 ) и 0,11 ° C для охлаждения (при скорость 1,9 ° C с −1 ) 53,54 .Таким образом, в оставшейся части документа указываются температура холодной стороны и перепад температуры (Δ T ) для сравнения различных ТЕС, рассмотренных в этом исследовании. Кроме того, чтобы оценить электрическую мощность, необходимую для достижения максимального перепада температуры, также рассчитывается модифицированный COP, определяемый как падение температуры на единицу входной электрической мощности. Наконец, учитывая комфорт человека и экономическую целесообразность, не менее важны вес, объем и стоимость охлаждающих устройств.Поэтому мы также сообщили об охлаждении по объему материала для различных типов ТЭО, изученных в этой статье.

Конструкция модуля ТЕС для применения на теле

Кожа человека в результате естественной эволюции является плохим проводником тепла. В зависимости от физиологических параметров, таких как вес, возраст, жировые отложения и пол, сопротивление кожи может сильно варьироваться 55 . Сообщается, что эффективный коэффициент теплопередачи ( ч кожа ) для кожи человека под ТЕ-модулем варьируется в диапазоне 20–100 Вт м –2 К –1 56 .Для жесткого ТЭГ на предплечье человека Suarez et al. б / у h скин = 50 Wm −2 K −1 36 . Что касается горячей стороны, носимые ТЕС обычно требуют ребер в качестве радиатора, чтобы усилить отвод тепла. Эффективный коэффициент теплопередачи радиатора ( h сток ) зависит от нескольких параметров, таких как теплопроводность материала ребер, площадь основания радиатора, общая площадь поверхности, подверженная охлаждению, и коэффициент конвекции охлаждающая среда.Таким образом, h, , , сток , можно сильно варьировать, изменяя любой из этих параметров. В этом исследовании был рассмотрен ч сток = 100 Вт м −2 K −1 (Дополнительное примечание 3 содержит более подробное обсуждение расчетов для час стока ). Чтобы оптимизировать дизайн ТЕС для носимых приложений, моделирование проводилось при ч кожа = 50 Вт м -2 K -1 , ч раковина = 100 Вт м -2 K −1 , T кожа = 34 ° C и T атм = 22 ° C.Результаты показаны на рис. 4. Очевидно, что температура холодной стороны минимальна, когда оптимальная FF составляет менее 15%. Минимальная температура холодной стороны уменьшается с увеличением AR; однако выигрыш не является существенным, если AR слишком велик (> 2).

Рис. 4

Оптимальная конструкция модуля для носимых ТИК. a Схема, иллюстрирующая носимый ТЕС, помещенный на кожу человека. Высокое тепловое сопротивление кожи и окружающего воздуха вместе с контактным сопротивлением на границе раздела кожа-ТЭО создают огромную термостойкую среду для носимого ТЭО.Стрелки показывают поток тепла от кожи человека в окружающую среду через ТЭО и радиатор. b Температура холодной стороны переносных ТЕС при различных FF и AR. Оптимальный FF для носимых TEC должен быть менее 15%, а AR должен находиться в диапазоне 1-2

Экспериментальный

Для проверки нашей теоретической гипотезы три типа модулей TEC были изготовлены с использованием коммерческих p- и n- типа материалов теллурида висмута. На рис. 5a – c показаны изготовленные модули ТЭО, прикрепленные к радиатору размером 25.4 × 25,4 × 9,5 мм 3 . Радиатор изготовлен из анодированного алюминия в черный цвет и содержит 49 контактов. Модуль TEC, показанный на рис. 5a, имеет 36 ножек размером 1,6 мм (длина) × 1,6 мм (ширина) × 1,6 мм (высота), тогда как модули, показанные на рис. 5b, c, имеют 12 ножек размером 1,6 мм (длина ) × 1,6 мм (ширина) × 1,6 мм (высота) и 1,05 мм (длина) × 1,05 мм (ширина) × 1,6 мм (высота) соответственно. Эти модули были рассчитаны так, чтобы FF составлял 36%, 12% и 5,2%, а AR ветви — 1,0, 1,0 и 1.6, соответственно, и называются TEC с высокой FF, TEC с низкой FF и сверхнизкой FF TEC. В дополнительной таблице 3 перечислены основные характеристики модулей TEC, а подробное обсуждение этих модулей приведено в дополнительном примечании 3. На рисунке 5d показан коммерческий модуль (CUI Inc., Part # CP60131H), прикрепленный к аналогичному радиатору. Было обнаружено, что коммерческий модуль TEC имеет FF 28,4% и AR ветви 1,0. На рисунке 5e изображена экспериментальная установка для измерения охлаждения. Модуль ТЕС с ребрами крепится к нижней алюминиевой пластине размером 25.4 × 25,4 × 3,2 мм 3 , как показано на вставке. Затем сборку помещают на предплечье человека и измеряют температуру алюминиевой пластины с помощью термопары K-типа (Omega Engineering). Источник питания (Keithley 2200-20-5) использовался для подачи электрического тока на модуль TEC. Силиконовая паста использовалась в качестве материала термоинтерфейса между модулем TEC и раковиной человека, тогда как серебряная паста использовалась на границе между TEC и алюминиевыми ребрами. Чтобы уменьшить влияние человеческого фактора на результаты экспериментов, эксперименты с различными модулями ТЕС также проводились в контролируемой среде, и результаты сравнивались с результатами, полученными на теле человека.Контролируемая среда состояла из источника тепла с фиксированной температурой (34 ° C) и терморезистора с известной теплопроводностью (0,94 Вт · м −1 K −1 ) и размерами: 16 мм × 18 мм × 10 мм. между источником тепла и TEC, чтобы имитировать тепловое сопротивление кожи человека. На рис. 5f, g показаны экспериментальные данные переходных процессов, полученные для различных ТЭО FF в контролируемой среде и на теле человека. Можно отметить, что температура холодной стороны и охлаждение (Δ T ), полученные в контролируемой среде и на теле человека для различных ТЕС, следуют аналогичной тенденции.Предварительные эксперименты показали, что оптимальный электрический ток составляет ~ 1,0 А для ТЕС с высокой FF, ~ 2,4 А для ТЕС с низкой FF и ~ 2,0 А для сверхнизкой FF TEC. Можно отметить, что при фиксированном прилагаемом токе температура холодной стороны ТЭО сначала снижается со временем, достигает минимального значения, затем медленно увеличивается и, наконец, достигает насыщения через ~ 10 мин. Переходные минимумы ниже, чем установившаяся температура холодной стороны для всех ТЕС. Интересно отметить, что сверхнизкое FF TEC генерирует наименьшую температуру холодной стороны и, следовательно, максимальное охлаждение, за которым следуют TEC с низким FF и TEC с высоким FF.

Рис. 5

Модули ТЕС и экспериментальная установка. Изготовленные модули TEC: a коэффициент высокого заполнения (FF = 36% и AR = 1,0), b коэффициент низкого заполнения (FF = 12% и AR = 1,0), c сверхнизкий коэффициент заполнения (FF = 5,2% и AR = 1,6), и d коммерческий модуль TEC (FF = 28,4% и AR = 1,0). e Экспериментальная установка, используемая для характеристики модулей ТЕС на теле человека. f , g Исследование переходных процессов, проведенное на различных FF TEC в контролируемой среде и на теле человека.Переходные минимумы ниже, чем установившаяся температура холодной стороны для всех ТЕС. Сверхнизкий FF TEC генерирует наименьшую температуру холодной стороны и, следовательно, максимальное охлаждение, за которым следуют TEC с низким FF и TEC с высоким FF

На рис. различные изготовленные модули TEC. Эксперименты были повторены несколько раз, и результаты четырех повторений показаны на рис. 6. Средняя начальная температура на холодной стороне ТЭО была отмечена равной 30.6 ° C, что также приблизительно соответствует температуре кожи предплечья человека при нормальной температуре окружающей среды 22 ° C. По мере прохождения электрического тока температура холодной стороны снижается до минимального значения. Дальнейшее увеличение тока приводит к увеличению температуры холодной стороны. Для модуля TEC с высокой FF наименьшая температура холодной стороны оказалась 25,6 ° C при I ~ 1,0 A. Модуль TEC с низкой FF показал наименьшую температуру холодной стороны 22,6 ° C при I. ~ 2.5 A, в то время как модуль TEC со сверхнизким FF генерировал наименьшую температуру холодной стороны 22,4 ° C при I ~ 2,1 A. Интересно отметить, что оптимальный ток является высоким, когда внутреннее электрическое сопротивление модуля TEC составляет низкий. Большое электрическое сопротивление модулей ТЕС приводит к высокоджоулевому нагреву, что отрицательно сказывается на охлаждении ТЕС. По сравнению с начальной температурой, было обнаружено, что модуль TEC с высокой FF дает максимальное охлаждение 5,0 ° C, тогда как модули с низким и сверхнизким FF TEC дают максимальное охлаждение 8.0 и 8,2 ° C соответственно. Можно отметить, что модуль со сверхнизким FF TEC обеспечивает охлаждение в 1,6 раза выше, чем модуль с высоким FF TEC.

Рис. 6

Температура холодной стороны и охлаждение в зависимости от электрического тока. a , b High-FF TEC, c , d low-FF TEC, e , f Ultra-low FF TEC. Кружками показаны экспериментальные данные, а сплошными линиями показаны результаты моделирования (полученные с h кожей = 100 Вт м −2 K −1 ).Модуль со сверхнизким FF TEC обеспечивает охлаждение в 1,6 раза выше, чем модуль TEC с высоким FF

. Чтобы подчеркнуть анализ затрат и выгод, охлаждение на единицу входной электрической мощности и охлаждение на единицу объема материалов TE показано на рис. 7. Можно отметить, что при фиксированном токе охлаждение на единицу входной электрической мощности является самым высоким для TEC с низким FF, за которым следуют TEC со сверхнизким FF и TEC с высоким FF. Например, при 1,1 А среднее охлаждение на единицу потребляемой электроэнергии равно 8.9 ° C W -1 для TEC с высокой FF, 17,6 ° C W -1 для TEC с низкой FF и 15,8 ° C W -1 для сверхнизкого FF TEC. Это указывает на то, что TEC с низким FF требует в два раза меньше электроэнергии, чем TEC с высоким FF, и в 1,1 раза меньше электроэнергии, чем TEC со сверхнизким FF, для создания такого же количества охлаждения. Кроме того, поскольку ТЭ материалы, особенно наноструктурированные, дороги; следовательно, объем материала TE имеет прямое влияние на стоимость модулей TEC.Из рисунка 7 можно отметить, что при оптимальном токе охлаждение по объему ТЕ-материала составляет 0,04 ° C мм −3 для TEC с высокой FF, 0,16 ° C мм −3 для TEC с низкой FF , и 0,37 ° C мм −3 для сверхнизкого FF TEC. Это указывает на то, что TEC со сверхнизким FF требует примерно в девять раз меньше материалов TE, чем TEC с высоким FF, и в 2,3 раза меньше материалов TE, чем TEC с низким FF, для создания такого же количества охлаждения.

Рис. 7

Охлаждение сверх электроэнергии и охлаждение по объему материала. a c При фиксированном электрическом токе охлаждение на единицу потребляемой электроэнергии является самым высоким для TEC с низким FF, за которым следуют сверхнизкие FF TEC и высокие FF TEC. d f При оптимальном электрическом токе охлаждение по объему материала TE является самым высоким для сверхнизкого FF TEC, за которым следуют TEC с низким FF и TEC с высоким FF. Кружками показаны экспериментальные данные, а сплошными линиями показаны результаты моделирования.

Важно отметить, что более высокое охлаждение с помощью ТЕС с низким и сверхнизким FF, естественно, не приводит к лучшему тепловому комфорту.На самом деле, сильное падение температуры на коже человека может быть весьма неудобным; поэтому для практических целей пользователям необходимо предоставить терморегулятор для управления охлаждением в зависимости от тепловых предпочтений. Тем не менее, поскольку TEC с низким и сверхнизким FF, предложенные в этом исследовании, обладают способностью вызывать большее падение температуры, чем TEC с высоким FF, ожидается, что они будут более эффективными в условиях жаркой погоды. На рис. 8a – c показана температура холодной стороны различных ТЭО, установленных на теле человека при различных температурах окружающей среды.Можно отметить, что начальная температура кожи выше при более высокой температуре окружающей среды, что указывает на тот факт, что температура тела человека увеличивается с увеличением температуры окружающей среды. Средняя начальная температура кожи составила 30,6 ° C при температуре окружающей среды 22 ° C, 32,1 ° C при температуре окружающей среды 26 ° C и 34,6 ° C при температуре окружающей среды 32 ° C. На рис. 8а, когда температура окружающей среды составляет 22 ° C, TEC с высоким FF генерирует минимальную температуру холодной стороны 25,2 ° C, которая увеличивается до 27.7 ° C при температуре окружающей среды 26 ° C и 31,7 ° C при температуре окружающей среды 32 ° C. На рис. 8b TEC с низким FF создает минимальную температуру холодной стороны 22,4 ° C при температуре окружающей среды 22 ° C, 25 ° C при температуре окружающей среды 26 ° C и 29 ° C при температуре окружающей среды 32 ° C. . С другой стороны, на рис. 8c модуль сверхнизкого FF TEC генерирует минимальную температуру холодной стороны 22,3 ° C при температуре окружающей среды 22 ° C, 24,9 ° C при температуре окружающей среды 26 ° C и 28,7 ° C. при температуре окружающей среды 32 ° C.Важно отметить, что при температуре окружающей среды 32 ° C ТЕС с высоким FF не может снизить температуру кожи до 30,5 ° C, что обычно является температурой кожи в нормальных условиях окружающей среды, равной 22 ° C. Это означает, что в жарком климате TEC с высоким FF неэффективен для охлаждения человеческого тела. С другой стороны, TEC с низким и сверхнизким FF охлаждают кожу человека ниже 29 ° C при температуре окружающей среды 32 ° C, что подчеркивает тот факт, что эти модули довольно эффективны даже в экстремальных условиях. климат.

Рис. 8

Температура холодной стороны и охлаждение ТЕС на теле человека. Повышение температуры окружающей среды отрицательно сказывается на охлаждающей способности ТЕС. a c В жарком климате (температура окружающей среды ~ 32 ° C) TEC с высоким FF не может охладить температуру кожи до нормальной температуры (~ 30,5 ° C), тогда как низкие и сверхвысокие температуры TEC с низким FF эффективны даже в экстремальных климатических условиях. d f Численные результаты, иллюстрирующие зависимость охлаждающего потока от электрического тока для различных FF TEC, установленных на теле человека при различных температурах окружающей среды.Охлаждающий поток увеличивается с увеличением электрического тока, но уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. Кружками показаны экспериментальные данные, тогда как сплошными линиями показаны результаты моделирования.

На рис. 8d – f показан охлаждающий поток для различных ТЕС, установленных на теле человека при различных температурах окружающей среды. Можно отметить, что когда приложенный электрический ток равен нулю, в зависимости от температуры окружающей среды тепловой поток от кожи человека варьируется в диапазоне 15–50 мВт / см –2 .Охлаждающий поток увеличивается с увеличением электрического тока, но уменьшается с увеличением температуры окружающей среды. Пик охлаждающего потока можно наблюдать в диапазоне 85–110 мВт см –2 для ТЕС с высокой FF, 120–140 мВт см –2 для TEC с низкой FF и 115–130 мВт см −2 для сверхнизкого FF TEC. Было высказано предположение, что если локализованная система управления температурой способна отводить 23 Вт тепла от человеческого тела, уставка охлаждения бытовой системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха может быть увеличена на 2 ° C, что приведет к значительной экономии энергии. расход 57 .Учитывая площадь поверхности 1,8 м 2 для среднего взрослого 57 , можно рассчитать, что 23 Вт тепла тела можно отвести, покрыв 1,0–2,0% поверхности тела ТЕС (см. Дополнительное примечание 4, Дополнительное примечание. Таблица 4 и Дополнительная таблица 5 для более подробного обсуждения).

На Рисунке 9 сравнивается максимальное охлаждение и охлаждение на единицу объема материалов ТЭ для различных ТЭО, рассмотренных в этом исследовании, включая коммерческий ТЕС, применяемый на теле человека при температуре окружающей среды 22 ° C.Подробные экспериментальные результаты для коммерческого ТЕС проиллюстрированы на дополнительном рисунке 5. Можно отметить, что коммерческий ТЕС обеспечивает максимальное охлаждение 4,9 ° C против 5,0 ° C при ТЕС с высоким FF, 8,0 ° C при низком FF. TEC и 8,2 ° C сверхнизким FF TEC, изготовленным в этом исследовании. Это указывает на то, что наш сверхнизкий FF TEC обеспечивает охлаждение в 1,7 раза выше, чем коммерческий TEC.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *