Klimaschrank mit Peltier-Elementen bauen

[Moppi]

Allerdings brauchst Du eine Anleitung, wie man die Formeln richtig anwendet, glaub ich

MfG.

[Frost1989]

Ich habe das schonmal probiert.

Mithilfe dieses Dokuments:
https://www.mikrocontroller.net/atta...te-aufsatz.pdf

Das ist jetzt allerdings nur die Betrachtung der Elemente, ohne Wärmeverlust des Schrankes.



Die Formel ist Qk= Tk*a_Elem * I - (I^2*Ri)/2 - lambda_Elem *dT

Qk= Kälteleistung in W

Tk= Temperatur Kaltseite in K

a_Elem= Thermokraft in V/K

I= Strom

Ri= Innenwiderstand PE

a_Elem= Thermokraft in V/K

lambda_Elem= Wärmeleitwert in K/W


a_Elem, lambda_Elem, Ri nehme ich aus dem Quick Cool Diagramm.

a_Elem= ist mit 0,2 mV/K angegeben. Ich nehme an, das ist die Spannung
für 1 Thermopaar?
dann ist mein a_Elem für 1 PE mit 127 Thermopaaren= 127 * 0,2 mV/K=
0,0254 V/K

Mein Regler schafft Imax_ =20A, somit stehen für mir für 1 PE =5 A zur
Verfügung wenn ich 4 PEs verwenden möchte.

Ri = 1,05 Ohm, I=5 A, Tk= 278K, a_Elem= 0,0254V/K, lambda_Elem = 0,39
W/K

Dann komme ich auf Qc= 278K * 0,0254V/K * 5 A - (5A^2 * 1,05 Ohm)/2 -
0,39 W/K * 40 K = 6,581 W

Bei 4 PEs hätte ich dan eine max Kälteleistung von 4x6,581 W = 26,324
zur Verfügung?

Würde das bedeuten ich kann 26 Joule pro Sekunde an Wärme aus dem Schrank
transportieren?

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Allerdings brauchst Du eine Anleitung, wie man die Formeln richtig anwendet, glaub ich

MfG.

Wäre gut ja.

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Ich vermute, ihr habt das auch nicht gelernt. Oder doch?

MfG

Ich habe im 2 ten Semester Physik etwas Thermodynamik gehabt. Aber wir haben natrülich nie sowas für den praktischen Bezug betrachtet. Muss ich mir jetzt alles selber iwie herleiten.

[Moppi]

Ich habe noch was gefunden, dort sind Beispielrechnungen, um in die Materie rein zu kommen: http://olaf-naumann.de/Formelsammlun...berechnung.pdf
Dort steht erklärt, wie man Wärmelast berechnet. Bezieht sich auf Räume. Ein Kühlschrank ist aber auch ein Raum.

[Manf]

Den Wärmewiderstand des Schranks kann man auch messen indem man seine Tempraturänderung bei unterschiedlicher Wärmekapazität misst.

Vielleicht war die Bemerkung etwas knapp. Es fehlt in der Berechnung ja noch der Wärmewiderstand des Schranks.

Wenn es darum geht einen thermischen Widerstand zu messen, dann kann man das auch über die Zeitkonstante machen. Man kühlt den leeren Kühlschrank auf beispielsweise 5°C und misst die Temperatur nach dem Abschalten bei der Erwärmung. Man erhält aus der Kurve (durch curve fitting, um Umgenauigkeiten am Anfang und am Ende der Messung abzuschwächen) die Zeitkonstante also Wärmewiderstand mal Wärmekapazität die beide nicht bekannt sind.
Erhöht man die Wärmekapazität bei einer zweiten Messung um einen bekannten Wert (entsprechende Menge Wasser) dann erhält man einen zweiten Wert für die Zeitkonstante aus der sich die gesuchten Werte bestimmen lassen.

Alternativ kann man eine bekannte Wärmequelle einbringen (Widerstand mit Heizleistung) und die Temperaturänderung im eingeschwungenen Zustand messen. Für das Einschwingverhalten wird man etwas Erfahrung gewinnen müssen. Der Kühlschrank sollte dabei mit konstanter (etwas reduzierter) Kühlleistung arbeiten, ohne Regelung. Man kann auch erst einmal ohne Kühlleistung messen, man ist dann nicht ganz im Ziel-Temperaturbereich.


Soweit zum Wärmewiderstand.
In der Rechung gibt es ein delta T mit 40K das nicht weiter erläutert ist. Die Zieltemperatur ist mit 278K angegeben.
Hier sollte man auch noch etwas an den Parametern messen.
Den Widerstand der Peltierelemente kann man leicht aus der Spannungsänderung beim Abschalten des Stroms messen.
Die Peltierspannung ist sicher auch interessant. Bei bekannter Temperaturdifferenz kann die Spannung gemessen werden wenn die Elemente nicht arbeiten. Wenn sie arbeiten und der Strom kurz abgeschaltet wird dann kann man über die Peltierspannung die tatsächliche Temperaturdifferenz am Element messen. Dabei kann sich dann bei 20K zwischen Kühlschrank und Außentemperatur über die Ankoppelung des Elemtes eine höhere Temperaturdifferenz von beispielsweise 40K ergeben. Das sollte man auch nachmessen.