Термоэлектрические холодильники: принцип действия
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.
Если предполагается поездка всей семьей или большой компанией, целесообразно предпочесть термоэлектрический холодильник, объем которого составит 30-40 л.Отзывы
Если ссылаться на отзывы об термоэлектрических холодильниках, то владельцы таких устройств рекомендуют при выборе придерживаться следующих правил:
- Приобретать модель с защитным устройством, которое будет контролировать предельно допустимую разрядку аккумуляторной батареи автомобиля.
- Отдавать предпочтение холодильникам с достаточной длиной шнура (не менее 2 м).
- Выбирать устройство с надежно закрывающейся крышкой.
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ — это… Что такое ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ?
ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХОЛОДИЛЬНИКИ, устройства, принцип действия которых основан на эффекте Пельтье (см. ПЕЛЬТЬЕ ЭФФЕКТ), открытом Ж. Пельтье (см. ПЕЛЬТЬЕ Жан Шарль Атаназ) в 1834 г. Явление Пельтье относится к термоэлектрическим явлениям и обратно явлению Зеебека. Заключается в том, что при пропускании постоянного тока через термоэлемент (см. ТЕРМОЭЛЕМЕНТ), состоящий из двух проводников, в месте их соединения выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока) некоторое количество теплоты.Термоэлектрический эффект охлаждения при использовании металлических проводников крайне незначителен. Благодаря работам А. Ф. Иоффе (см. ИОФФЕ Абрам Федорович) и его сотрудников, создавших первые устройства, принцип действия которых основан на термоэлектрических явлениях (см. ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ), а также развитию полупроводниковой технологии, были синтезированы новые полупроводниковые материалы, которые позволили применить этот эффект на практике и приступить к серийному выпуску термоэлектрических охлаждающих приборов, с характеристиками, не уступающими другим способам охлаждения.
Принцип действия термоэлектрического охлаждающего устройства заключается в следующем. Изготавливается батарея последовательно соединенных термоэлементов (спаев разнородных полупроводников p- и n-типа), причем один из спаев каждого термоэлемента сообщается с радиатором, предназначенным для отвода тепла, а другой спай сообщается с радиатором, помещаемым на охлаждаемый объект. При прохождении тока через термоэлементы появляется разность температур между их спаями, в результате чего один радиатор нагревается, а другой охлаждается.
Термоэлектрические холодильники
В основе работы термоэлектрического холодильника лежит Эффект Пельтье — когда при прохождении тока через контакт двух разнородных проводников в направлении контактной разности потенциалов происходит перенос тепловой энергии так, что один из этих «разнородных» проводников охлаждается, а второй нагревается за счет тепловой энергии от первого и электрической энергии прошедшего электрического тока. Холодильник на элементах Пельтье бесшумен, надёжен и долговечен, но большого распространения не получил из-за дороговизны охлаждающих термоэлектрических элементов. Еще одним минусом является зависимость холодопроизводительности от температуры окружающей среды. Тем не менее, сумки-холодильники, небольшие автомобильные холодильники и кулеры питьевой воды часто делаются с охлаждением от элементов Пельтье.
Принцип действия термоэлектрического охлаждающего устройства заключается в следующем. Изготавливается батарея последовательно соединенных термоэлементов (спаев разнородных полупроводников p- и n-типа), причем один из спаев каждого термоэлемента сообщается с радиатором, предназначенным для отвода тепла, а другой спай сообщается с радиатором, помещаемым на охлаждаемый объект.
При прохождении тока через термоэлементы появляется разность температур между их спаями, в результате чего один радиатор нагревается, а другой охлаждается.
В настоящее время холодильные устройства на основе эффекта Пельтье используются в основном в кулерах — охладителях питьевой воды, и в переносных холодильниках, рассчитанных на работу от бортовой электросети автомобилей. Достоинствами термоэлектрических холодильников является их высокая надежность, обусловленная простотой конструкции, способность эффективно работать в условиях значительных ускорений и перегрузок. В отличие от компрессионных и абсорбционных холодильных агрегатов, термоэлементы без усложнения конструкции сохраняют работоспособность при переворачивании, а также в невесомости.
Преимущества термоэлектрического охлаждения — отсутствие движущихся и трущихся частей, бесшумность работы, возможность точного регулирования температуры и надежность.
Портативные автомобильные холодильники
В летний зной глоток холодной воды как никогда ценен, особенно в дороге.
Увы, охлаждаемый бокс есть далеко не в каждой машине. Исправим это упущение с помощью автомобильного холодильника! Тем более, что кроме охлаждения воды у него есть и много других полезных функций.
Как работает автомобильный холодильник
Если вы ожидаете найти в портативном холодильнике шумный электродвигатель и горячий радиатор с фреоном (по аналогии с кухонным прибором), сразу обрадуем — в большинстве моделей ничего подобного нет. Да, существуют абсорбционные портативные холодильники с аммиаком и компрессорные с фреоном, но эти установки предназначены для профессионального использования — например, для заморозки рыбы на борту катера или в кузове пикапа. В автомобильных магазинах представлены холодильники другого типа — термоэлектрические.
Принцип работы термоэлектрического автомобильного холодильника, работающего от штатной розетки прикуривателя, основан на эффекте Пельтье — переносе энергии от одного проводника к другому при прохождении через них электрического тока.
Проще говоря, внутри такого холодильника есть батарея из двух проводников. При подаче тока тепло переходит от одного из них (того, что ближе к внутренней стенке холодильника) к другому — наружному. Таким образом тепло отводится из холодильного отсека наружу.
Самое интересное, что эффект Пельтье работает и в обратном направлении. Если изменить полярность, т. е. направление прохождения тока, нагреваться начнёт уже внутренний элемент, а охлаждаться — наружный, и холодильник превратится в печку. Переключатели в режим обогрева есть на большинстве термоэлектрических моделей.
Плюсы и минусы термоэлектрического холодильника
Портативные термоэлектрические холодильники обладают и множеством плюсов, и несколькими существенными минусами, о которых нужно знать автомобилистам, чтобы правильно их использовать.
Начнём с хорошего:
⊕ Надёжность. В термоэлектрическом холодильнике нет подвижных элементов, не считая вентилятора охлаждения — ломаться в нём почти нечему.
⊕ Вибростойкость. Холодильник не боится тряски, езды по ухабам и больших кренов — он может работать в любом положении, даже на боку и вверх дном.
⊕ Работа «печкой». В режиме нагрева термоэлектрический холодильник может греть продукты, что делает его актуальным и в зимних путешествиях.
⊕ Отсутствие хладагента. Нет фреона — нет и его возможных утечек. Обслуживания термоэлектрический холодильник также не требует.
⊕ Бесшумность. Вентилятор охлаждения может немного шуметь (сравнимо с компьютерным кулером), но в большинстве моделей есть тихий режим работы.
А вот и обещанные минусы:
⊖ Низкая эффективность. Не стоит ждать термоэлектрических чудес: такой холодильник создаёт разницу температур (наружной и температуры внутри холодильной камеры) около 15–17 °C. Соответственно, если салон машины нагрелся до +25 °C, в холодильнике будет около 10 градусов тепла — лёд в нём точно не довезти.
⊖ Медленное охлаждение/нагрев. Для создания даже такой небольшой разницы температур холодильнику требуется много времени.
⊖ Высокое энергопотребление. С выключенным мотором работающий холодильник в машине не оставишь — быстро разрядится аккумулятор.
Минусы термоэлектрических холодильников, конечно, чувствительные, но есть несколько хитростей, которые помогут почти нивелировать эти недостатки.
Нюансы эксплуатации портативного холодильника
Вот несколько довольно простых приёмов, как правильно использовать термоэлектрический холодильник в поездке и повысить эффективность его работы.
- Включите холодильник заранее, ещё дома. Конечно, для этого нужна функция работы от бытовой сети 220 V — благо, она есть во многих моделях. За ночь холодильник накопит прохладу — останется сложить в него продукты и отнести в машину, где подключить уже к бортовой сети. Продукты, кстати, тоже лучше заранее охладить в домашнем холодильнике, прежде чем складывать в портативный.
- Используйте аккумуляторы холода. Заранее — хотя бы за несколько часов, а лучше за сутки — положите их в домашнюю морозильную камеру, чтобы жидкость внутри замёрзла. Перед выходом из дома переложите аккумуляторы в автомобильный холодильник — они помогут ему охлаждать продукты.
- Прячьте холодильник от солнца — не забывайте, что он лишь создаёт разницу с наружной температурой, а не поддерживает заданную. Если холодильник установлен в багажнике, используйте шторку, чтобы закрыть его от солнечных лучей. Если в салоне — ставьте его с той стороны, где тень.
- Не глушите двигатель. На природе лучше не оставлять работающий холодильник надолго с выключенными мотором, чтобы не разрядить аккумулятор. Используйте резервный аккумулятор для кемпинга (от него можно запитать не только холодильник, но и свет). Либо берите с собой пуско-зарядную «заводилку» на экстренный случай, если не хотите заводить двигатель каждые полчаса для подзарядки батареи.
Продукты, кстати, тоже лучше заранее охладить в домашнем холодильнике, прежде чем складывать в портативный.
Выбор холодильника 12V
Автомобильные холодильники бывают в виде жёстких пластиковых боксов и мягких холодильных сумок. Последние дешевле, заметно легче и занимают меньше места, но уступают в эффективности «ящикам». Зато сумку-холодильник удобнее закинуть на плечо, если до финальной точки маршрута предстоит пройтись пешком. Поэтому выбор между ними стоит делать, исходя из степени автономности, которая вам нужна.
Из полезных функций портативного холодильника стоит отметить возможность работы домашней сети 220 вольт, о которой уже говорилось — убедитесь, что соответствующий кабель питания есть в комплекте. Хорошо, если в комплекте также есть аккумулятор холода, хотя его можно купить отдельно. Тихий режим пригодится, если в машине спит ребёнок. А функция подогрева превратит холодильник в печку, сделав его всесезонным универсальным боксом для воды и пищи.
Купить автомобильные холодильники любого объёма и типа можно на сайте и в магазинах Гиперавто.
Удачных поездок на природу!
Холодильник термоэлектрический с функцией подогрева, питание 12 В, 220 В, 24 литра Код товара: CB-24L AC/DC
Холодильник термоэлектрический с функцией подогрева. Питание: 12 В, 220 — 240 В, 24 литров, мощность: 48 Вт ± 10%, охлаждение на 18 ~ 20 градусов ниже температуры окружающей среды (25 ℃), нагрев: 55-65 ° C, изоляция: PU пена.Принцип работы:
основан на принципе Пельтье — изменение температуры у двух разных тесно соприкасающихся проводников. Если через них пропустить электрический ток, то один из них охлаждается, а другой нагревается. При смене полярности нагрев и охлаждение меняются местами.
Охлаждение:
В отличие от компрессорных холодильников, использующих фреон, в термоэлектрических уровень охлаждения не регулируется. Они охлаждают на 18-22°С (в зависимости от модели) относительно температуры окружающей среды. Постоянная температура холодильника в жаркую погоду колеблется в пределах 10°С. Основная функция устройства такого типа — сохранять продукты холодными, а не способствовать их охлаждению.
Подогрев:
Уровень регулируется при помощи термостата и может достигать температуры +55°-+65°С.
Термоизоляция:
В холодильниках Climatek качестве термоизоляции, как и у топовых бытовых холодильников, используется пенополиуретан с низким коэффициентом теплопроводности ППУ-309М. Благодаря этому, после отключения от сети, температура в камере может сохраняться на протяжении 6-8 часов.
ПРЕИМУЩЕСТВА:
Универсальность — питание от бортовой сети автомобиля, а также бытовой розетки, позволяет использовать холодильники Climatek не только в автомобиле, но также дома, в офисе и на даче.
Функциональность — два режима: нагрев и охлаждение делают холодильник Climatek незаменимым помощником в любом путешествии. В жарких день он сохранит продукты и напитки прохладными, а в морозный день поможет насладиться теплой едой.
Безопасность — благодаря техническому устройству, основанному на принципе Пельтье, термоэлектрические холодильники Climatek устойчивы к вибрациям и встряскам, что гарантирует их безопасное использование в автомобилях.
Холодильники в машину
Автомобильные морозильные приборы (автохолодильники, автомобильные холодильники) — это оборудование, которое требуется для сохранения свежести любых продуктов в дороге. Холодильники для машин могут быть разных типов, иметь различные системы охлаждения, могут даже обладать функцией нагрева.
Автомобильные холодильники бывают внешними и встроенными. По типу охлаждения холодильники для авто делят на компрессорные или компрессионные, термоэлектрические и абсорбционные.
Автохолодильник может иметь питание от встроенной, бортовой сети машины (12 и/или 24 В), от бытовой сети (220 В) либо работать на газе (бутан / пропан).
Компрессорные автомобильные холодильники являются самыми распространенными в быту, они весьма экономны, но в качестве автомобильных холодильников используются реже остальных, поскольку обладают высокой чувствительностью к ударным нагрузкам.
Абсорбционные холодильники, как правило, применяют на так называемых «автодачах» либо при длительных туристических поездках с длинными привалами.
Самыми популярными автомобильными холодильниками являются термоэлектрические холодильники, поскольку они могут как охладить, так и нагреть нужные вам продукты.
Термоэлектрический метод охлаждения, как правило, применяют в холодильниках с небольшой емкостью. Емкие холодильники для машин обладают абсорбционным охлаждением. Самыми вместительными являются компрессорные холодильники.
Для поддержки температуры и охлаждения продуктов применяют и изотермические сумки, изотермические контейнеры. Для быстрой заморозки продуктов используют специальные морозильные камеры.
Типы автохолодильниковПо конструкции любые автохолодильники представляют собой специальные контейнеры из стенками из крепкого материала. Стенки являются двойными, все пространство между стенками заполнено специальным теплоизоляционным материалом.
Как правило, в качестве вспененного материала применяют разные полимеры. Ячеистая структура полимеров делает материал легким, не дает происходить обмену тепла с окружающей средой.
Главным критерием отличия всех автомобильных холодильников является установленный активный элемент, который отвечает за выработку и поддержание холода. По типу такого элемента и классифицируют холодильники для авто.
Перед тем, как купить автохолодильник требуется ознакомиться с самыми популярными разновидностями этого оборудования. Каждый тип холодильника для авто имеет свои как плюсы, так и минусы, нюансы применения. Выбор автомобильного холодильника зависит как от требований к такому оборудованию, так и от условий его применения.
Изотермический автомобильный холодильник самый простой, недорогой и доступный вариант холодильника для машины, который, по сути, не является таковым. Это специальная сумка-термос с высокой надежностью, но без активного элемента. Стенки такой сумки могут быть произведены не только из пластика, но и из плотной синтетической ткани, которая с внутренней стороны покрыта теплоотражающим слоем.
Все продукты, которые вы хотите перевозить в такой сумке-холодильнике требуется предварительно охладить в другом месте. Для наибольшего удержания холода в такую сумку кладут специальный аккумулятор холода, который представляет собой контейнер, заполненный гелем либо жидкостью с большой теплоемкостью.
Большой плюс такого изотермического автохолодильника — его независимости от источника питания. Сумка-термос не нуждается в питания от АКБ машины, ее очень просто транспортировать. Также такая сумка весит очень мало, ее удобно носить. Стоимость сумки весьма низкая. Но есть и минус — время удержания холода ограниченно. Так, замороженные продукты в такой сумке растаят приблизительно за 1 сутки.
Термоэлектрический автохолодильник оборудован специальным элементом Пельтье. Так, при прохождении тока через полупроводниковую пластину последняя начинает нагреваться с одной стороны и охлаждаться с другой. Охлаждаемая сторона элемента Пельтье обращена внутрь такого автомобильного холодильника, теплая расположена снаружи. В таком холодильнике установлены вентиляторы.
Главное преимущество термоэлектрического автохолодильника — это его высокая надежность. Также плюс этого холодильника — это возможность создавать конструкции разных форм и габаритов. Самые малые холодильники такого типа могут обладать емкостью от 1 л. Таким холодильникам не страшны встряски, они отлично работают даже при езде по бездорожью. Также некоторые такие холодильники могут работать в режиме нагрева, что позволит перекусить теплой пищей.
Недостатки такого типа автомобильного холодильника — сравнительно ограниченная мощность, малое понижение температуры (от 10 до 30°С ниже от условий окружающей среды, но не менее +3°С). Для надежной работы и длительного удержания холода специалисты рекомендуют класть в такой холодильник холодные продукты. Также к неприятным моментам можно отнести возрастающий шум от вентилятора по мере износа последнего.
Низкотемпературная камера — это небольшая морозильная камера, которая использует такие же способы охлаждения, как и у обычных холодильников для машин, но может обеспечить разницу температур между окружающим воздухом и камерой в 40°С. Наименьшая температура внутри камеры — до -22°С. После прекращения подачи питания нормальные температуры продуктов будут сохранены на протяжении 6 ч. Низкотемпературные камеры стоят больше простых автохолодильников, обладают большим весом. Среди преимуществ такой камеры низкая температура охлаждения, быстрая заморозка.
Абсорбционный автомобильный холодильник работает по принципу отвода тепла специальной циркуляционной системой. За счет разницы давления и температур в контуре теплоноситель быстро поглощает энергию и высвобождая ее наружу. Теплоносителем выступает вода и разные водные растворы либо аммиак. Для питания требуется АКБ машины либо бытовая сеть. Также возможна работа от сжиженного газа.
Преимуществом такого холодильника для машины является его экологичность, бесшумность при работе, большая скорость охлаждения. По устойчивости к тряске это оборудование располагается посредине между компрессорными и термоэлектрическими холодильниками. Минуса такой техники — чувствительность к наклону, большой вес системы охлаждения, нет компактных моделей, поэтому наименьший объем такого холодильника равен 20 л.
Компрессорный автохолодильник — это уменьшенная модификация простого кухонного холодильника. Принцип работы — фазовый переход, когда при перекачивании хладагента (это фреон) под давлением он испаряется и конденсируется. При этом поглощается тепло, которое поступает наружу за пределы камеры.
Основное преимущество такого оборудования — большая производительность. Такой холодильник для авто быстро охладит много продуктов до очень низких температур. Когда другие типы холодильников редко обеспечивают температуру меньше нуля, компрессорные модели могут держать 18-25° мороза.
Недостатки таких холодильников — большой вес, весьма сложная конструкция, большая цена. Все холодильники такого типа обладают емкостями более 20 л. Оборудование устойчиво к вибрации, но при тряске нарушается циркуляция фреона, что ведет к нарушению работы оборудования.
Выбор автомобильного холодильника
Перед тем, как купить автохолодильник следует узнать основные критерии отбора такой техники, иметь список требований к оборудованию, знать, для чего покупается холодильник, при каких условиях и как часто он будет работать.
Объем автомобильного холодильника. Для перевозки прохладных напитков либо перекуса в дорогу вам подойдет практически любая компактная модель автохолодильника с емкостью до 10 л. такие холодильники для машины комфортно переносить, они отнимут немного места в машине. Для очень редкого применения можно даже использовать сумку-термос. Если требуется полноценный холодильник, следует купить термоэлектрический автохолодильник. Когда вам нужно запастись едой в длительную поездку, поехать на пикник на машине, то нужно обратить внимание на более вместительные модели. Оптимальная емкость таких холодильников для машин — от 20 до 30 л. В такие холодильники можно положить запас еды на день для большой компании либо на парочку дней для 2 человек. Когда холодильник в авто будет применяться часто и в жаркую погоду, требуется купить компрессорный автохолодильник либо абсорбционный холодильник. Для редкого применения вполне достаточно термоэлектрического оборудования.
Форм-фактор автомобильного холодильника. Когда холодильник непрерывно находится в авто, лучше всего приобрести модель стационарного исполнения, которая ставится между сидениями. В таких моделях не требуются ручки для переноски. Когда же автохолодильник будут часто переносить, следует брать модель с большими ручками либо одной ручкой сверху. Есть и модели, к которым крепятся плечевой ремень.
Питание автомобильного холодильника. Самыми популярными являются модели, которые работают от прикуривателя. Самым распространенным стандартом напряжения электросети машины является 12 В. Под него и сделаны большинство холодильников для машин. Но, к примеру, на грузовиках бывают сети по 24 В, на что следует обратить внимание. Есть ряд моделей, которые поддерживают работу в обеих вышеуказанных сетях. Многие автохолодильники в комплекте имеют блок питания для сети 220 В, что позволит использовать их дома. Для работы такого холодильника в авто следует приобрести специальный инвертор.
Температура охлаждения. Выбор температуры охлаждения будет важен при покупке термоэлектрического либо абсорбционного автохолодильника. Компрессорного холодильника для машины это касается меньше, поскольку его работа не зависит от условий окружающей среды. Дополнительно компрессорный холодильник оборудован терморегулятором, который позволит выставить нужный рабочий режим. В термоэлектрических моделях такого терморегулятора нет. Как правило, минимальная температура у бюджетного оборудования не превышает +3-5°C. Но зачастую такая температура достигается лишь в прохладную погоду, когда на улице до 20°С. В жару, когда температура окружающей среды 35-40°C холодильники держат до 10-20°С. Вот почему, если вы хотите купить недорогой термоэлектрический автохолодильник, требуется узнать не теоретический температурный порог, а МАХ разность температуры. Когда разность температур меньше 10°С покупать такой холодильник для машины нет смысла. Если вы хотите не только охлаждать продукты, но и покушать в зимний период теплой следует приобрести термоэлектрический автомобильный холодильник. Он позволит поддерживать большую температуру (50-60°C), чего вам вполне хватит.
Мощность автомобильного холодильника. Когда вы будете класть в автохолодильник предварительно охлажденные продукты, то мощность оборудования критического значения не имеет. Так, для экономии зарядки АКБ рассматривайте модели небольшой мощности, до 1 Вт/л. Если же хочется быстро охлаждать продукты «комнатной» температуры, охлаждать скоропортящиеся продукты, следует приобрести холодильник для машины с мощностью побольше, например, от 2 Вт на литр объема. Самыми энергоэффективными являются автохолодильники с компрессором, самым энергозатратными — термоэлектрические.
Автомобильный холодильник или сумка холодильник
Лето, жара, отдых… Так и тянет пообщаться с природой, погулять в лесу или полежать на пляже, попивая ледяной сок. Стоп! Откуда взяться ледяному соку, когда на улице +40? За то время, что нужно, чтобы доехать до места отдыха, все напитки превратятся в теплую жижу. Значит, нужен автомобильный холодильник.
Разновидности
На самом деле переносных холодильников немало, выбрать подходящий вариант именно для своей машины может каждый желающий. Условно все аппараты можно разделить на 2 группы: сохраняющие температуру и самостоятельно генерирующие холод. Последние подразделяются на группы в зависимости от принципа работы.
Сохранность температуры
- Сумка-холодильник. Их можно увидеть на только в магазинах для автолюбителей, но и в отделах, где продают спортивное и туристическое снаряжение. Она предназначена для сохранения температуры продуктов. Объемы встречаются разные: 3 – 25 л.
Сумка имеет простое устройство: это 2 слоя ткани, между которыми находится термоизоляционный материал. Также предусматривается герметичная застежка. Все это предотвращает попадание теплого воздуха. Продукты не взаимодействуют с теплой средой, поэтому остаются холодными. В среднем эффект длится 8-12 часов. - Контейнер устроен по тому же принципу: в один пластмассовый ящик вставлен другой, между ними находится слой термоизоляции. Кроме того, обычно имеется поддон, куда стекает вода с оттаявших продуктов. Чаще всего встречаются модели объемом от 5 до 45 л. Однако могут быть и больше: около 100 л. В крупных контейнерах предусматривается специальный отсек, куда можно положить своеобразный «аккумулятор холода» — брикет с замороженной водой или солевым раствором. Эффект сохранения температуры может продолжаться от нескольких часов до нескольких суток.
И сумку, и контейнер можно использовать не только для холодных, но и для горячих продуктов, так как это просто термоизолирующие емкости. Они рассчитаны на поддержание изначальной температуры продуктов. Использовать термосумки можно не только в автомобиле, но и в повседневной жизни тоже.
Виды
К этому типу относятся термоэлектрические, компрессорные и абсорбционные холодильники. Они работают чаще всего от электричества, могут иметь аккумуляторы, чаще всего оснащаются специальным переходником, чтобы заряжаться от прикуривателя.
Автомобильный холодильник может быть встроенным, в этом случае его устанавливают в нишу под или между сиденьями, или переносным, тогда его ставят в любом удобном месте, где он не будет мешать.
Абсорбционные холодильники
Принцип работы: в кипятильнике постоянно нагревается раствор от любого источника тепла. Пары хладагента попадают в дефлегматор, где частично выпадают в виде конденсата и возвращаются обратно, а частично попадают в конденсатор, а оттуда – в испаритель, где хладагент закипает, забирая тепло у холодильника. Далее раствор поступает в абсорбер, где он охлаждается.
Данный процесс циркуляции осуществляется постоянно и непрерывно, за счет чего понижается и поддерживается температура. Объем холодильников весьма значителен, может достигать 150 л. Однако он не может работать в неустойчивом состоянии. Используется в крупном транспорте: автобусы, фургоны, вагоны, яхты, где надежно фиксируется.
Компрессионные холодильники
Здесь используются легкоиспаряющиеся жидкости, т.е фреоны. Чем быстрее происходит процесс испарения, тем холоднее в камере. Использование этого принципа позволяет создавать морозильники любых объемов.
Устойчивость к вибрациям, способность работать в наклонном положении отличает модели автохолодильников компрессорных типов. Температурный режим от + 4°С до – 18°С. Если отключить питание, то температура будет сохраняться около 6 часов. Набирает холод быстрее всех остальных.
Термоэлектрические холодильники
Здесь не используются компрессоры и охлаждающие жидкости. Термоэлектрический автохолодильник работает совсем по другому принципу. В основу охлаждения положен эффект Пельтье.
Термоэлектричество – прямое преобразование теплоты в электричество в жидких или твердых проводниках, и обратное явление прямого нагревания и охлаждения спаев проводников проходящим током. Поскольку не происходит выделения различных веществ, такой агрегат является безопасным для окружающей среды.
Термоэлектрический автохолодильник может не только остужать, но и нагревать продукты. В режиме холодильника он набирает температуру около 0 °С. При подогреве – до 50 °С. Однако весьма существенным недостатком может оказаться то, что он долго набирает температуру. С другой стороны, при отключении питания он ее сохраняет в течение 8-10 часов.
По форме термоэлектрический автохолодильник напоминает шкафчик. Объемы встречаются очень разные: от 0,5 л (рассчитан на охлаждение одной бутылочки) до 50 л. Работать может в разных положениях, устойчив к вибрациям.
На что еще стоит обратить внимание
Кроме принципов работы и многих особенностей, с этим связанных, следует обратить внимание еще на несколько нюансов.
- Объем. Не стоит брать 100-литровый аппарат, если в этом нет необходимости: это большие энергозатраты, при отключении питания полупустой ларь будет довольно быстро нагреваться, займет много места в автомобиле. Стоит подумать, какая емкость будет оптимальной.
- Форма. Бывает, что большой объем не гарантирует вместительности. Длинный узкий холодильник может оказаться бестолковым приобретение, так как в него не помещается бутылка с газировкой. Поэтому стоит продумать, для чего будет использоваться прибор, какая посуда в нем будет перевозиться.
- Если предусмотрено, что работает автомобильный холодильник от прикуривателя, у него должно быть и защитное реле. Такой механизм предохранит аккумулятор от полного разряда и при необходимости отключит агрегат.
- Материал корпуса должен быть прочным, устойчивым к различным механическим воздействиям, но при этом легко моющимся и безопасным.
- Сам холодильник должен быть устойчив к вибрации, толчкам и даже падениям.
- Длинный шнур питания позволит установить аппарат в любом удобном месте.
- Следует сразу же продумать, где будет стоять прибор, так как для его нагревательных элементов необходимо пространство для вентиляции и охлаждения.
- Удобно, когда у холодильника двухсекционные дверцы: его не нужно открывать полностью и впускать большое количество воздуха, если нужно достать бутылку с водой.
Не важно, на чем остановится выбор: будет это сумка или термоэлектрический автохолодильник, самое главное, чтобы это было удобное приспособление, которое позволит сохранить продукты свежими.
Типы и принцип работы холодильных систем
Холодильные системы Введение в холодильные системы Типы холодильных систем и принцип работы: — Охлаждение — это процесс для достижения и поддержания температуры ниже температуры внешней атмосферы с помощью цель охладить продукт или пространство до необходимой температуры.
Одним из наиболее важных применений, в которых используется холодильная установка, является сохранение скоропортящихся пищевых продуктов путем их хранения при сравнительно более низкой температуре.
Холодильные системы чаще всего используются для обеспечения теплового комфорта людям, чтобы можно было использовать кондиционирование воздуха. Здесь кондиционирование воздуха можно назвать обработкой воздуха для одновременного контроля температуры, содержания влаги, чистоты, запаха и циркуляции, которые требуются пассажирам.
Типы систем охлаждения 1. Система охлаждения с механическим сжатием: (Типы систем охлаждения)Система охлаждения с механическим сжатием относится к той системе, которая наиболее широко используется в методе цикла охлаждения. для его многочисленных приложений, таких как кондиционирование воздуха, коммерческое и промышленное охлаждение и т. д.Чаще всего это системы, которые могут передавать тепло путем механического сжатия хладагентов в холодную жидкость с довольно низким давлением и путем расширения ее до горячего газа или газа под высоким давлением. Как только тепло поглощается и высвобождается, излучается холод, а горячий воздух снова конденсируется в жидкость.
2. Испарительная система охлаждения: (Типы холодильной системы)Испарительное охлаждение сильно отличается от механического сжатия, поскольку это традиционный цикл охлаждения, которому следуют годами.Это была техника, с помощью которой можно охладить более теплый наружный воздух с помощью смоченных в воде подушек, обдувая им ваш дом или необходимую область. Пропитанные водой подушки работают так, что вода поглощает тепло из воздуха и испаряется, когда более холодный воздух попадает в зону, после чего теплый воздух выходит из него.
3. Абсорбционная холодильная система: (Типы холодильных систем)Абсорбционная холодильная установка — это система, в которой тепло также передается в процессе сжатия и расширения хладагента, что очень похоже на механическое сжатие.Это тот тип холодильной системы, который основан на процессе абсорбции и нагрева для перемещения хладагента, который изменяется от стороны более низкого давления к стороне более высокого давления, а не механического компрессора с электрическим приводом.
4. Термоэлектрическая система охлаждения: (Типы систем охлаждения)Термоэлектрические системы охлаждения считаются наиболее уникальными, поскольку они не используют воду или хладагент, а используют термоэлектрическую систему охлаждения, в которой термопара и электрический ток делает свое дело.Термопара состоит из двух разных металлических проводов, соединенных на обоих концах, в то время как остальные провода разделены изоляцией.
Термоэлектрическая холодильная установка — это система, которая работает с использованием эффекта Пельтье для создания теплового потока в местах соединения двух различных типов материалов. Этот тип холодильной системы чаще всего используется в кемпингах, в местах, где требуются портативные холодильники, а также для охлаждения электронных компонентов и небольших инструментов.
Работа термоэлектрической холодильной системыПри приложении разности постоянного напряжения внутри термоэлектрического модуля электрический ток проходит через модуль, при этом тепло поглощается с одной стороны и затем отводится с противоположной стороны. Таким образом, оказывается, что одна поверхность модуля охлаждается, тогда как противоположная сторона нагревается одновременно.
Как только ток направляется на термопару, ее один конец становится горячим, а другой конец становится холоднее.На практике горячий конец в основном размещается за пределами охлаждаемой области, в то время как к нему прикреплен радиатор, чтобы поддерживать такую же температуру, как и у окружающего воздуха. В то время как охлаждающая сторона расположена в охлаждаемой зоне, которая притягивает тепло из воздуха, что делает ее идеальной для небольших охлаждающих нагрузок, к которым может быть трудно получить доступ, например, к электронным системам.
5. Искусственное охлаждение: (Типы систем охлаждения)Искусственное охлаждение названо так, потому что оно производится искусственным путем.Хотя довольно утомительно проводить четкую границу между естественным и искусственным охлаждением, общепринято считать, что история искусственного охлаждения началась в 1755 году. Это был принцип работы, по которому холодильная система была далее классифицирована как парокомпрессионные системы, паропоглощающие системы, системы газового цикла и т. д.
6. Парокомпрессионная холодильная установка: (Типы холодильных систем)Парокомпрессионная холодильная установка работает по циклу, который является улучшенным типом воздушного холодильного цикла. признано подходящим для рабочего вещества, называемого хладагентом.Обычно для этой цели используются аммиак (Nh4), диоксид углерода (CO2) и диоксид серы (SO2).
Используемый хладагент не выходит из системы, а циркулирует по системе, попеременно конденсируя и испаряясь. В процессе конденсации скрытое тепло передается циркулирующей воде охладителя. Цикл сжатия пара, который также используется в парокомпрессионной холодильной системе, в настоящее время широко используется для универсального охлаждения.Чаще всего он используется для всех промышленных целей, от небольшого домашнего холодильника до большой установки для кондиционирования воздуха.
7. Система охлаждения с абсорбцией пара: (Типы систем охлаждения)Система охлаждения с абсорбцией пара называется системой, работающей от тепла и очень похожей на систему сжатия пара. Самое приятное в обеих холодильных системах то, что в них присутствуют испарители и конденсаторы. Следует отметить, что процесс испарения и конденсации хладагента происходит при двух различных уровнях давления, чтобы обеспечить охлаждение в обоих случаях.Метод, который используется для создания двух уровней давления в системе для испарения и конденсации холода, что делает эти два процесса различными, насколько это возможно одновременно. Наряду с этим, процесс циркуляции хладагента также оказывается различным в обоих случаях.
Процесс абсорбции в компрессоре парокомпрессионной системы заменяется комбинацией абсорбера и генератора. Раствор, который делает это возможным, называется абсорбентом, который обладает способностью к используемому хладагенту и циркулирует внутри абсорбера и генератора через насос для раствора.Здесь абсорбент называется абсорбером, откуда в испарителе образуются пары хладагента, которые в основном важны для поддержания более низкого давления в испарителе, чтобы дать хладагенту возможность испаряться при сравнительно более низкой температуре.
Работа пароабсорбционной холодильной системыВ генераторе нагревается абсорбент, который отвечает за выпуск пара хладагента в виде пара высокого давления, который затем необходимо конденсировать с помощью конденсатора.Также всасывающая функция может выполняться абсорбентом в абсорбере, где находится генератор, выполняющий функцию сжатия и нагнетания. Абсорбирующий раствор переносит пары хладагента от нижней стороны к высокой. Хладагент, находящийся в сжиженном виде, течет из конденсатора в испаритель из-за разницы давлений, которая возникает внутри двух сосудов, тем самым обеспечивая циркуляцию хладагента в системе.
8. Системы охлаждения на основе солнечной энергии: (Типы систем охлаждения)Предпринимаются различные попытки запустить системы абсорбции пара за счет использования солнечной энергии посредством концентрирующих плоских солнечных коллекторов. Одновременно было несколько небольших солнечных абсорбционных холодильных систем, которые были произведены в 1950 году в разных странах. Установлено, что солнечная холодильная установка производит около 250 кг льда в день, которая была впервые установлена в Ташкенте, СССР, в 1953 году.Это была система, которая использовалась как параболическое зеркало площадью 10 м 2 , чтобы сконцентрировать влияние солнечного излучения. В Монлуи, Франция, была абсорбционная машина с цилиндро-параболическим зеркалом 20 м 2 , которая, как было обнаружено, производила около 100 кг льда каждый день .
9. Система охлаждения с газовым циклом: (Типы систем охлаждения)Поскольку пары используются для охлаждения в цикле сжатия пара и в цикле абсорбции пара, газ аналогичным образом используется для охлаждения в цикл охлаждения газа.Как только давление газа в дроссельном клапане снижается от сравнительно более высокого до более низкого, его температура внезапно снижается, в то время как его энтальпия остается постоянной. Это основной принцип, который используется в системе охлаждения газа.
В холодильной системе этого типа вместо фреона или аммиака в качестве хладагента используется газ. На протяжении всего цикла в газе не наблюдается фазового перехода, который находится в сжиженной форме.Самым популярным газом, который используется в качестве газа, является воздух, который также называется хладагентом в случае цикла охлаждения газа.
10. Система пароструйного охлаждения: (Типы систем охлаждения)Пароструйное охлаждение работает по принципу кипячения воды до температуры ниже 100 градусов по Цельсию. Если давление на поверхности воды оказывается ниже атмосферного, воду можно довести до кипения и при более низких температурах.
11.Система охлаждения с вихревыми трубками: (Типы охлаждающих систем)Система с вихревыми трубками относится к нетрадиционным типам охлаждающих систем, которые используются для охлаждения.
Вихревую трубку на самом деле называют механическим устройством, которое используется для разделения потока высокого давления, входящего по касательной, на два потока низкого давления, чтобы создать разницу температур. Это механическое устройство не имеет подвижной части и обычно состоит из круглой трубы с соплами и дроссельной заслонкой.Газы под высоким давлением поступают через вихревую трубку по касательной через сопла, что увеличивает угловую скорость и, следовательно, вызывает эффект завихрения.
Обнаружена вихревая трубка с двумя. Горячий выход расположен по внешнему радиусу около дальнего конца сопла, тогда как холодный выход расположен в центре трубки рядом с соплом. Газ разделяется на два разных слоя. Газ, который оказывается ближе к оси, имеет более низкую температуру и выходит через горячий выход.
Принцип работы холодильной системыУстановлено, что холодильники работают по трем основным принципам: отвод тепла из одного места в другое. Холодильник состоит из множества металлических труб, которые называются змеевиками испарителя. Обнаружено, что присутствующий жидкий хладагент циркулирует через змеевик, превращая его в газ, который забирает тепло из холодильника, после чего газообразный хладагент проходит через устройство, известное как компрессор, и, как обнаружено, повышает его давление и температура.
После этого он течет в конденсатор через змеевики конденсатора, который находится вне холодильника, а затем возвращается в сжиженную форму и выделяет тепло, которое поглощается при прохождении змеевиков испарителя. Выделяемое тепло передается воздуху за пределами холодильника. После этого сжиженный хладагент проходит через расширительный клапан, где его давление падает, прежде чем он возвращается в змеевики испарителя, чтобы поглотить больше тепла и снова превратиться в газ.Так цикл повторяется снова и снова, пока система не заработает .
Наука, лежащая в основе охлажденияНаука, лежащая в основе системы охлаждения, не изменилась с тех пор, как первые льдогенераторы были построены в начале 1800-х годов. Вот некоторые из основных принципов, благодаря которым холодильная установка стала возможной:
- Все вещества находятся в одном из трех состояний, таких как твердое, жидкое или газообразное. Установлено, что вода превращается в твердый лед при довольно низкой температуре и становится жидкой при нагревании.Затем он превращается в пар при применении более высокой температуры. То же самое справедливо для всех подобных типов веществ, включая те, которые обычно используются в холодильной промышленности.
- Когда какое-либо вещество испаряется, оно отбирает тепло из атмосферы. Это причина того же, что когда вы кипятите кастрюлю с водой, и пар выходит из нее из-за тепла.
Источник изображения: — Суперрадиаторные катушки
IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте
IRJET предлагает статьи из различных инженерных и технологических, научных дисциплин для Тома 8 Выпуск 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить Сейчас
IRJET Vol-8 Issue 11, Nov 2021 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 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 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 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 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 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 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 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 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 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 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 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 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 11 (ноябрь 2021 г.)
Отправить сейчас
IRJET Vol-8, выпуск 11, ноябрь 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.
Выполнение долгожданного обещания твердотельного охлаждения
В России сразу после Второй мировой войны, на территории современного Санкт-Петербурга, физик по имени Абрам Иоффе указал, что термоэлектрические материалы могут быть использованы для создания твердого тела. холодильник без движущихся частей.По словам физика-теоретика из Пенсильванского университета Джерри Мэхана, это вызвало мировое безумие исследований.
Крупные лаборатории по всему миру, включая General Electric, Philips в Голландии, Westinghouse, Bell, RCA и IBM, были заняты и измеряли каждый известный материал. Хотя было много нишевых приложений, например, для небольших портативных холодильников или для бесшумного охлаждения на борту космической станции, эти исследователи так и не нашли материала, достаточно эффективного для охлаждения, чтобы заменить холодильник на вашей кухне, сказал Махан.Самый популярный термоэлектрический материал, теллурид висмута, в течение 60 лет использовался в коммерческих целях в приложениях, которые требовали надежности и компактных размеров больше, чем эффективности. Он все еще используется сегодня.
Только в 1990-х годах финансовые агентства снова начали изучать твердотельное охлаждение. Возобновление интереса возникло из-за новых комбинаций материалов, состоящих из трех, четырех или даже пяти различных элементов, что расширило поиск лучших электрокалорийных материалов.В 2004 году, основываясь на термодинамической теории и рассмотрении молекулярной структуры, инженер-электрик из Пенсильванского университета Цимин Чжан предсказал изменение температуры в полимерных пленках более чем на 15 К при температурах около 100 ° С. В 2006 году было показано, что тонкопленочный перовскитовый материал может изменение температуры на 10 К, что примерно в 10 раз выше, чем у предыдущих материалов, но при температурах выше 200 ° С.
Теоретики, включая Махана, сомневаются, что электрокалорийное устройство когда-либо сможет сравниться по эффективности с домашним холодильником, который основан на сжатии газов, но экспериментаторы продолжают искать (и находить) все более качественные материалы.Одним из руководителей этой охоты является Цимин Чжан из Пенсильвании, признанный одним из мировых лидеров в области электрокалорийных материалов.
«Я бы не согласился с теоретиками», — замечает Чжан. «Когда вы сравниваете механические потери в типичном холодильнике, электрическое поле гораздо проще приложить, чем механическую силу. Вы должны использовать электричество для привода двигателя, а двигатель сжимает воздух. В твердотельном охлаждении вы прикладываете электрическое поле непосредственно к хладагенту и изменяете температуру.Вы устраняете среднюю стадию ».
Кроме того, говорит он, вы можете использовать так называемый процесс регенерации. Когда температура хладагента меняется с горячей на холодную, он выделяет тепло. Когда происходит обратный эффект и хладагент меняется с холодного на горячий, выделяемое тепло можно использовать для нагрева другого процесса, что позволит сэкономить энергию.
В 2008 году Чжан показал, что большой электрокалорический эффект может быть реализован при комнатной температуре в ферроидном полимере с изменением температуры на 12 градусов Цельсия.Ферроидные полимеры — это полимеры, которые демонстрируют спонтанную электрическую поляризацию.
Немного фона
В ферроидных материалах есть единицы заряда, называемые диполями, которые связаны со структурой решетки материала. Изменение решетки может создать электрический заряд, а добавление заряда может изменить структуру материала. Это основа пьезоэлектричества, знакомого свойства, используемого в ультразвуковой визуализации. Некоторые материалы также имеют спонтанную электрическую поляризацию, обусловленную изменениями температуры.Это пироэлектрический эффект, используемый в очках ночного видения
.«В хорошем электрокалорическом материале есть много случайных диполей (молекул с отдельным положительным и отрицательным зарядом). Когда вы добавляете электрическое поле, диполи выстраиваются в линию. Вы можете использовать этот процесс для охлаждения или нагрева вещей », — говорит Чжан. «Это похоже на то, что происходит, когда жидкость становится твердой. Он переходит от случайной структуры к кристаллической структуре ».
В течение долгого времени люди не обращали особого внимания на неупорядоченное состояние диполей, а вместо этого искали материалы с высокой дальнодействующей полярностью.Оказывается, очень неупорядоченный материал, который можно быстро привести в порядок, является ключом к большому электрокалорическому эффекту. Другими словами, материал должен иметь низкую диэлектрическую проницаемость; то есть низкая способность удерживать противоположные заряды. Полимеры имеют более низкую диэлектрическую проницаемость, чем керамика, например татинат бария. У них также более высокая прочность на пробой, чем у керамики.
«Та же концепция может быть применена к поиску керамики, которая могла бы быть хорошими электрокалорическими материалами», — предлагает Чжан.«Комбинируя эти две вещи, низкую диэлектрическую проницаемость и высокое поле пробоя, вы можете модифицировать керамику, чтобы получить хорошие электрокалорические свойства».
Собственные исследования Чжана в области электрокалорики охватывают три области — полимеры, керамику и комбинацию двух, называемых керамико-полимерными композитами, которые могут сочетать лучшие свойства двух других типов материалов. На данный момент самым большим преимуществом керамики является то, что существуют доступные технологии производства многослойной керамики, которые хорошо изучены и недороги.По этой причине Чжан ожидает, что керамические электрокалорические устройства первыми выйдут на рынок, хотя он считает, что потребуется время и ресурсы, чтобы достичь точки, когда твердотельное охлаждение заменит сегодняшнее парокомпрессионное охлаждение.
«Многие люди все еще сомневаются, получится ли это. Гигантский магнитокалорический эффект (с участием магнитных материалов) был обнаружен в 1990-х годах, а несколько лет назад они продемонстрировали работающее устройство. Для электрокалорийного охлаждения рабочего устройства пока нет.Прямо сейчас мы просто хотим создать простое работающее электрокалорийное охлаждающее устройство, которое мы можем установить на столе и работать от аккумулятора или от розетки ».
Чжан сравнивает текущее состояние электрокалорийных устройств с ранними стадиями жидкокристаллических дисплеев, которые были разработаны в 1980-х годах. Сначала жидкие кристаллы были медленными и использовались только для карманных калькуляторов. Когда их впервые опробовали на экранах телевизоров, цвета исчезли, если вы изменили угол обзора. Сейчас широко распространены огромные плоские экраны с использованием жидких кристаллов.Он считает, что электрокалорийные материалы такие.
«Если мы сможем разработать материал должным образом, как это сделали с жидкими кристаллами, я думаю, у нас что-нибудь получится. С точки зрения основного материала и устройства, я думаю, что будущее за электрокалорийным охлаждением ».
Если Чжан прав, то это потому, что твердотельное охлаждение не требует компрессора, который может быть громоздким и тяжелым, и никаких парниковых газов, которые могут просачиваться в атмосферу. Если бы они могли заменить все кондиционирование и охлаждение, они бы задействовали промышленность стоимостью 100 миллиардов долларов.На данный момент он представляет себе компактные персональные кондиционеры, которые были бы полезны, если бы могли изменять температуру окружающей среды на 10 градусов или меньше. Другая идея, которую он обсуждает с Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии, заключается в использовании компактных твердотельных кондиционеров для использования в спальных кабинах грузовиков дальнего следования, чтобы они могли выключать двигатели во время сна, тем самым экономя огромное количество энергии. дизельное топливо.
«Как только мы продемонстрируем что-то полезное, мы сможем заинтересовать многие компании», — говорит Чжан.«В целом сообщество исследователей электрокалорики считает, что нам действительно нужно положить устройство на стол и позволить людям возложить на него руки, чтобы ощутить значительную охлаждающую способность».
Этой зимой (до декабря) Чжан получит финансирование в размере чуть менее 3 миллионов долларов от DARPA, агентства футуристических устройств для военных, для финансирования проекта по интеграции электрокалорийных материалов с термоэлектрическими материалами для гибридной твердотельной системы охлаждения.
«Наша цель — произвести продукт за два-три года», — оптимистично говорит он.
Свяжитесь с Qiming Zhang, заслуженным профессором электротехники и профессором материаловедения и инженерии [email protected]
Определение:
Электрокалорический эффект — это сочетание электрических и тепловых свойств, которое приводит к изменению температуры в ответ на внешнее электрическое поле.
PhD исследования, бумажные публикации, бумажные публикации, научные публикации
Paper Publications — одна из ведущих индийских организаций по публикации исследовательских работ.Это объединение хорошо известных ученых, заслуженных профессоров, профессоров-исследователей, академиков и отраслевых консультантов для самого широкого распространения знаний по всему миру. Наша деятельность — международная публикация статей, организация конференций на международном и национальном уровне, публикация материалов конференций и поддержка исследовательской работы отдельных ученых и авторских коллективов. Мы работаем с авторами, чтобы подготовить публикации, характеризующиеся исключительно высоким качеством исследований.Нашим главным приоритетом является быстрое распространение научных знаний, поэтому все наши международные журналы имеют открытый доступ.
В состав нашего редакционного и консультативного совета входят известные авторы, профессора-исследователи ведущих университетов, выдающиеся академики из Великобритании, Франции, Германии, России, Индии, Малайзии, Соединенных Штатов Америки, Канады, Италии, Греции, Японии, Юга. Корея и Иран и многие другие. Члены нашей редакционной коллегии признательны за огромный оригинальный вклад исследовательской работы и получают большие исследовательские гранты от международной организации с высоким статусом.Многие члены редакционной коллегии постоянно работают в научно-исследовательских лабораториях для достижения качества и инноваций в исследованиях.
Все международные журналы бумажных публикаций выбирают процесс двойного слепого рецензирования. Эта процедура обзора принята, в частности, для поддержания высокого качества публикации исследований во всех журналах. В этом случае автор и рецензент незнакомы друг с другом, поэтому автор защищен от предвзятого отношения к решению о рецензировании.Помимо публикации научно-исследовательской работы, обзорной статьи, письма редактору и краткой заметки; Paper Publication также публикует полные или частичные диссертации, магистерские и дипломные проекты и диссертации.
В целом наш журнал посвящен темам, связанным с медицинскими науками, психологией, ветеринарными науками, здравоохранением, социальными науками, экономикой, социологией, науками о жизни, гуманитарными науками, менеджментом, инженерией и технологиями. У нас тоже есть отдельный сегмент — международный журнал, который занимается междисциплинарными и междисциплинарными областями исследований.Мы постоянно стремимся стать первоклассными поставщиками научных знаний. Мы предоставляем международные журналы с полным открытым доступом для распространения качественных исследований, знаний и образования среди человечества. В бумажном издании приветствуется авторский стиль написания рукописи. Автору предоставляется полная свобода без наложения ограничений на размер статьи или количество страниц.
Технология — термоэлектрическая
Понимание рейтингов кондиционеров
Рейтинги
Термоэлектрические модули:
Традиционно термоэлектрические модули оценивались по двум баллам при двух условиях.Первая точка — это максимальная нагрузка (Qmax) при нулевом градусе дельта-Т, а вторая точка — это максимальная дельта-Т без нагрузки (Q = 0). Нагрузка определяется как количество энергии, отводимой от керамики с холодной стороны. Дельта-Т определяется как разница температур между керамикой на холодной и горячей сторонах. Часто доступны подробные кривые, показывающие производительность в других условиях.
Термоэлектрические системы:
Авторитетные производители систем оценивают термоэлектрические системы в ваттах или БТЕ / час при нулевом перепаде температур.В этом случае нагрузка определяется как количество энергии, отводимой от охлаждающей среды. Для систем с воздушным охлаждением дельта-Т — это разница температур охлаждаемой среды и окружающего воздуха. Охлажденной средой может быть холодная пластина в приложениях с прямым контактом, жидкость, такая как вода, в системах с жидкостным охлаждением и температура возвратного воздуха корпуса в системах кондиционирования воздуха.
Кондиционеры, США:
Стандарты для закрытых кондиционеров в США еще не созданы.Части стандартов, которые касаются номинальных характеристик и условий испытаний, все еще могут быть интерпретированы для закрытых кондиционеров. Эти стандарты, слишком сложные для отображения здесь, определяют, среди прочих параметров, температурные условия, при которых должны производиться оценки. Эти температуры обычно определяются как температура в помещении и температура окружающей среды. Обычно температура в помещении либо ниже, либо равна температуре окружающей среды.
Кондиционеры, Европа:
Европейцы разработали стандарт DIN 3168, который конкретно касается закрытых кондиционеров или охладителей для распределительных коробок.Этот стандарт действительно содержит информацию о температуре, относящуюся к номинальным характеристикам таких кондиционеров. Нагрузка или «полезная холодопроизводительность» — это только полезный явный тепловой поток, который воспринимается устройством для снижения внутренней температуры распределительной коробки. Номинальные температурные условия по DIN 3168: температура на входе в испаритель (корпус) и на входе в конденсатор должна быть равна 35 ° C, или для температуры испарителя — 35 ° C и температуры конденсатора — 50 ° C, как указано в L35 L50. .
Кривые производительности:
На следующей странице показаны два типа кривых производительности, используемых в отрасли. Обе эти кривые представляют характеристики модели TECA
AHP-1200. Верхняя кривая показана в соответствии с DIN 3168. На этой кривой температуры представлены в абсолютных величинах, ось x представляет температуру на входе в конденсатор (температура корпуса), вертикальная ось представляет полезную холодопроизводительность, а отдельные линии нагрузки представляют различные температура на входе испарителя (температура окружающей среды).Построение вертикальной линии от температуры на входе в конденсатор до определенной линии температуры испарителя и от этого пересечения по горизонтали обеспечивает полезную холодопроизводительность. Нижняя кривая соответствует тому же продукту, представленному в традиционном формате. Здесь температуры представлены в виде разностей. Построение горизонтальной линии от желаемой дельты T до пересечения с выбранной кривой производительности и затем вертикальной оси x обеспечивает холодопроизводительность при этих условиях.Оба типа кривых точно отображают производительность термоэлектрической системы охлаждения.
Номинальное значение производительности, показанное для положительного дельта-Т 20 ° F, соответствует действительности. Тем не менее, TECA не считает, что дельта-Т 20 ° F является допустимым условием для кондиционирования воздуха. Это значение показано только для целей конкурентного паритета с теми производителями, которые выбирают это условие для оценки своей продукции. Рейтинг производительности, указанный при условии положительной дельта-Т 20 ° F, больше подходит для теплообменников, указанных выше, таких как тепловые трубы, или для конкретных применений, где это должно быть четко указано.
Понимание различных кривых производительности
[Решено] Для термоэлектрической холодильной системы требуется
Пояснение:
Для термоэлектрической холодильной системы требуется Низковольтный вход постоянного тока
Термоэлектрическое охлаждение:
- Он описывается как твердотельный метод теплопередачи, создаваемый в основном за счет использования разнородных полупроводниковых материалов.
- В обычной холодильной системе , основными рабочими частями являются испаритель, конденсатор и компрессор. Поверхность испарителя — это место, где жидкий хладагент кипит, превращается в пар и поглощает тепловую энергию. Компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента и создает давление, достаточное для повышения температуры выше уровня окружающей среды. Конденсатор помогает отводить поглощенное тепло в окружающий воздух.
- В термоэлектрическом холодильном оборудовании практически ничего не изменилось.Хладагент как в жидкой, так и в парообразной форме заменяется двумя разнородными проводниками .
- Холодный спай (поверхность испарителя) становится холодным из-за поглощения энергии электронами, когда они переходят от одного полупроводника к другому, вместо поглощения энергии хладагентом, когда он переходит из жидкости в пар.
- Компрессор заменен источником питания постоянного тока , который перекачивает электроны от одного полупроводника к другому.
- Радиатор заменяет обычные ребра конденсатора , отводя накопленную тепловую энергию из системы.
- Таким образом, разница между двумя методами охлаждения заключается в том, что термоэлектрическая система охлаждения охлаждает без использования механических устройств и без хладагента.
Основной принцип:
Эффект Пельтье:
Когда напряжение или постоянный ток прикладываются к двум разнородным проводникам, может быть создана цепь, которая обеспечивает непрерывный перенос тепла между соединениями проводника.
Эффект Зеебека:
Это обратное эффекту Пельтье. Путем приложения тепла к двум разным проводникам может генерироваться ток.
- Ток переносится через носители заряда (против потока дырок или с потоком электронов).
- Теплообмен происходит в направлении движения носителя заряда.
- Подача тока (электронные носители) переносит тепло от более теплого перехода к более холодному переходу.
Технология | ThermoTek
Преимущества термоэлектрических чиллеров по сравнению с компрессорными
Термоэлектрические рециркуляционные чиллеры (также называемые чиллерами Пельтье) имеют много преимуществ и преимуществ по сравнению с чиллерами на базе компрессора.В термоэлектрических чиллерах используется несколько массивов термоэлектрических чипов (ТЭО), соединенных с радиаторами, вентиляторами и жидкостными теплообменниками, чтобы обеспечить чрезвычайно точный контроль температуры выходящей жидкости. Поскольку ТЭО также обладают способностью как нагревать, так и охлаждать, термоэлектрические чиллеры обеспечивают чрезвычайно быстрый и точный контроль и стабильность температуры и могут достигать температурной стабильности всего в несколько 0,01 ° C при стабильной тепловой нагрузке. В компрессорных чиллерах используются компрессоры с хладагентом, конденсаторы и испарители для обеспечения объемного охлаждения и, как правило, резистивные нагреватели, чтобы противодействовать двухпозиционному охлаждению компрессоров.
Твердотельный характер ТЭО (отсутствие движущихся частей) обеспечивает очень высокую надежность всей термоэлектрической холодильной системы. Никаких расходных материалов или хладагента не требуется. Кроме того, поскольку компрессор не используется, вибрация термоэлектрического чиллера чрезвычайно минимальна и намного меньше, чем у компрессорного чиллера.
Другими важными отличиями являются размер и шум. Термоэлектрические чиллеры обычно легче и меньше, чем чиллеры на базе компрессора сравнительного размера, а также, как правило, тише.
Это принципиальное отличие дает твердотельным термоэлектрическим охладителям следующие преимущества перед другими методами охлаждения:
- Обеспечивают очень жесткий и точный контроль температуры
- Нет движущихся частей. Поэтому они практически не требуют обслуживания. Идеально подходит для охлаждения деталей, чувствительных к механической вибрации.
- Без хладагентов, например, потенциально вредных CFC. Следовательно, преимущества для окружающей среды и безопасности.
- Обеспечивает пониженную, бесшумную работу охлаждающих вентиляторов, обеспечивая при этом большую охлаждающую способность.
- Позволяет системам быть легкими и компактными из-за их небольшого размера.
- Долгая жизнь. Твердотельный характер TEC превышает 100 000 часов наработки на отказ (среднее время наработки на отказ).
- Быстрый, динамичный отклик.
Принцип термоэлектрического действия
Термоэлектрические охладители (ТЕС), также известные как охладители Пельтье, представляют собой твердотельные тепловые насосы, которые используют эффект Пельтье для перемещения тепла. Пропускание тока через ТЭО передает тепло от одной стороны к другой, обычно создавая перепад тепла около 40 ° C — или до 70 ° C в высокопроизводительных устройствах, — который можно использовать для передачи тепла от одного места к другому. Другая.
Принцип термоэлектрического охлаждения восходит к открытию эффекта Пельтье Жаном Пельтье в 1834 году. Весь электрический ток сопровождается тепловым током (джоулевым нагревом). Пельтье заметил, что когда электрический ток проходит через соединение двух разнородных проводников (термопару), возникает эффект нагрева, который нельзя объяснить одним лишь джоулевым нагревом. Фактически, в зависимости от направления тока, общий эффект может быть либо нагревом, либо охлаждением.Этот эффект можно использовать для передачи тепла, создавая нагреватель или охладитель.
Когда два проводника находятся в электрическом контакте, электроны вытекают из того, в котором электроны менее связаны, в тот, в котором электроны более связаны. Ток, проходящий через соединение, вызывает либо прямое, либо обратное смещение, что приводит к температурному градиенту; Холод против тепла! Если поддерживать низкую температуру более горячего спая (радиатора) за счет удаления генерируемого тепла, температуру холодной пластины можно снизить на десятки градусов.
На практике многие пары (или пары) ТЕС соединены бок о бок и зажаты между двумя керамическими пластинами в одном блоке ТЕС.