Elektromos hutotaska

[Nemeth Tibor]

Hali !


A peltier elem minden ertelemben megfordithato, nem megy tonkre ha
forditva gerjeszted csak ellenkezi iranyban szallitja a hot.
Valoban mukodik holemekent is de energiatermelesre sokkal jobb modszerek
vannak.
A peltier elemben a kovetkezo folyamatok zajlanak:
Van neki egy sajat belso elektromos ellenallasa, ha rajta aram folyik
akkor I*I*R mennyisegu hot termel.
Van neki egy sajat belso hoellenallasa, ha a ket oldala nem egyforma
meleg, rajta hoaram folyik kereszul, Qh=(T2-T1)/Rh.
Es amitol peltier elem, a rajta atfolyo arammal aranyos hoaramot szallit
a ket lapja kozott Qp=Cp*I . Ez termeszetesen hozzaadodik a fenti
hoaramhoz. 
Egy 20X20X4mm peltier elem adatai:
U=3.7V
I=4.6A

dT=0 eseten Q=10W  ebbol Cp=2.17W/A
Q=0 eseten dT=60fok   ebbol  mivel Qh=Qp,  Rh=0.166fok/W

Most jon a neheze. Kerdes, hogy maga a peltier effektus milyen
feszultseg igenyu. Tapasztalataim szerint aramgeneratorosan meghajtva a
termikus allapottol fuggo feszultseg alakul ki de ez lehet a belso
ellenallas homerseklet fuggese is.
Ha pesszimistan becslunk az U*I teljesitmeny hove alakul, ez esetunkben
17 W, ha a dT=0 esetet nezzuk, ez valoszinuleg egyforman menne ki a ket
lapon vagyis 8.5 watt ide is oda is. Ennek ellenere 10W-ot szallit,
feltetelezem, hogy ez a felvett homennyiseg a hutott oldalrol mert ezt
van ertelme megadni. Ennek alapjan javitanunk kell a Cp erteket hiszen a
peltier effektusnak 10+8.5 W-t kell szllitani ezert Cp=4W/A.
Pesszimista becslesunkkel azt is felteteleztuk, hogy az elektromos belso
ellenallasa 3.7/4.6=0.8ohm.

Az most mar latszik, hogy mivel maga az effektus az aramerosseggel, a
keletkezett vesztesegi ho az aram negyzetevel aranyos, a hatasfok erosen
munkapont fuggo, kis aramoknal jobb de ott a teljesitmeny is kicsi.  
Szallitott ho 4W/A*I
Vesztesegi ho 0.8ohm*I*I   , ez kb. fele-fele aranyban megoszlik
Visszavezetett ho dT/0.1666fok/W

A hutott oldal hoarama, pozitivnak tekintve amit felvesz:
  4W/A*I-0.5* 0.8ohm*I*I-dT/0.1666fok/W
A futott oldal hoarama, pozitivnak tekintve amit lead:
  4W/A*I+0.5* 0.8ohm*I*I-dT/0.1666fok/W

Most mar csak az a kerdes mit nevezunk vagy nevezzunk hatasfoknak ?
Sajnos mar regen tanultam termodinamikat de az ifjabb kollegak meg talan
emlekeznek mennyi energia kell, mondjuk egy carnot gepenek,  ahhoz, hogy
Q homennyiseget T1 homersekletrol T2-re atrakjunk, gondolom ehhez
kellene viszonyitani a peltier elem viselt dolgait. Ezt a kerdest nyitva
hagyom.

A maximalis aramot altalaban termikus szempontok korlatozzak, a futott
lap egyszeruen leolvad a hasabokrol de ha nem mozditod meg es hagyod
kihulni utana meg mukodik. Mas kerdes, hogy a fent emlitett okbol nem
erdemes tujhajtani, esetunkben az
  I*I*0.8ohm*0.5=4W/A*I egyenletet megoldva
  azt kapjuk, hogy I=10A eseten a joule veszteseg fele mar eleri a
peltier effektus altal szallitott hot es ekkor meg a termikus
atvezetesrol nem is beszeltunk.

Es megegyszer utoljara, a peltier elem /es a hutoszekreny/ nem hut csak
hot szallit egyik helyrol a masikra, de tobbet ad le, mint amit felvett,
dobozba tenni nem erdemes csak doboz falba ahol lejohet rola a meleg.

Udv.
      Nemeth Tibor