Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
Топ:
Генеалогическое древо Султанов Османской империи: Османские правители, вначале, будучи еще бейлербеями Анатолии, женились на дочерях византийских императоров...
Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Дисциплины:
2017-12-22 | 227 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Термоэлектрический модуль Пельтье состоит из двух керамических пластин площадью 1600 мм2, толщиной 0,75 мм каждая. Удельная теплоемкость материала пластин с = 0,9·103 Дж/кг·К, масса пластины m равна 6 г. Между пластинами находятся 127 полупроводниковых термоэлементов. Модуль Пельтье закреплен на массивной металлической пластине и к каждой стороне его прикреплены термопары «хромель-алюмель». Термопары соединяются с мультиметрами, с помощью которых, непосредственно, определяются температуры горячего и холодного спаев.
Так как кроме тепла Пельтье при пропускании тока выделяется и джоулево тепло, в горячей части будет выделяться общее тепло, равное
Q1= QДжоулево+ QПельтье, а в холодной части: Q2= QДжоулево - QПельтье,
где QДжоулево - джоулево тепло, пропорциональное сопротивлению модуля и квадрату силы тока; QПельтье - тепло Пельтье, пропорциональное величине тока. При тепловом равновесии в теплоизолированной системе, установившаяся разность температур в половинах модуля Пельтье будет определяться только теплом Пельтье, так как Джоулево тепло в обеих половинах модуля одинаково. Кроме того, тепло Пельтье, выделяемое во второй половине, в результате теплопроводности проходит через керамические пластины от одной термопары к другой.
Используя закон теплопроводности Фурье, можно определить поток тепла через пластины:
|
или
, (8)
где QТП - количество теплоты, прошедшее через перегородку;
l - коэффициент теплопроводности материала пластин;
S - площадь сечения пластин;
d - толщина одной пластины;
DT - разность температур между горячим и холодным спаями ячейки;
t - время.
Количество теплоты прошедшее через керамическую пластину в единицу времени определится как:
|
(9)
Видно, что для определения необходимо измерить разность температур между горячей и холодной ячейками хотя бы для одного тока. Коэффициент теплопроводности керамических пластин считается неизвестным, поэтому его необходимо определить, прежде чем воспользоваться формулой (9) для определения .
Конструктивно модуль Пельтье сделан таким образом, что одна его поверхность должна находиться примерно при одной (комнатной) температуре. Поэтому в нашем случае модуль плотно прижат через термопроводящую пасту к массивному металлическому рассеивателю. На самом деле температура этой стороны немного меняется. Для определения разности температур между горячим и холодным спаями необходимо поступить следующим образом. Сначала ток пропускают в одном направлении и записывают максимальное значение температуры (по показаниям верхнегомультиметра) стороны, которая соединена с термопарой, находящейся на стороне, не прижатой к рассеивателю. Записывают также и значение температуры (по показаниям нижнего мультиметра) стороны, которая соединена с термопарой, находящейся на стороне прижатой к тепловому рассеивателю. Затем направление тока изменяют на противоположное с помощью четырехполюсного переключателя и записывают минимальное значение температуры (по показаниям верхнего мультиметра), стороны, которая соединена с термопарой находящейся, и в этом случае, на стороне, не прижатой к рассеивателю. Записывают также и значение температуры (по показаниям нижнего мультиметра) стороны, которая соединена с термопарой, находящейся на стороне прижатой к тепловому рассеивателю. В первом случае это будет, например, горячая сторона, а во втором, следовательно, холодная. Чтобы учесть то, что температура стороны прижатой к тепловому рассеивателю немного изменяется нужно сначала найти разность температур для обеих направлений тока, а затем уже найти разность температур между горячим и холодным спаями. Т. е. разность температур между горячим и холодным спаями будет определяться как:
|
(10)
Таблица 3
Ток I, А | Температура свободной стороны при одном направлении тока | Температура свободной стороны при другом направлении тока | Разность температур DТ, К | QПельтье/t после определения по формуле (9) | ||
0,2 А 0,4 А 0,6 А 0,8 А |
Коэффициент теплопроводности в формуле (9) можно определить, следуя следующей методике. Учтем, что модуль Пельтье состоит из полупроводниковых элементов, имеющих один коэффициент теплопроводности и из керамических пластин, имеющих другой коэффициент теплопроводности. Для определения предлагается использовать процесс охлаждения модуля. При этом в термоизолированной системе можно считать, что при выравнивании температур горячей и холодной керамических пластин, тепло передается из «горячей» половины ячейки в «холодную». Так как в нашем случае одна из сторон всегда находится примерно при постоянной температуре близкой к комнатной, то выравнивание идет до момента, когда другая сторона достигает этой комнатной температуры. Тепло , выделяемое при остывании в горячей половине и передаваемое в половину с тепловымрассеивателем в процессе охлаждения модуля, равно
где m - масса керамической пластины, равная 6 г, с - удельная теплоемкость керамики, используемой для изготовления модуля Пельтье. с = 0,9· 10-3 .
DТ* - изменение температуры только в «горячей» половине ячейки при остывании за время t.
, тогда ,
Зависимость должна быть линейной от времени (рис. 8) и угловой коэффициент этой прямой равен .
|
Для построения зависимости рис. 7 необходимо после установления равновесия
|
при максимальном значении тока I, (в данной работе и для данного модуля Пельтье максимальный ток можно взять равным 0,8 А) прекратить пропускание тока через батарею, повернув ручку VOLTAGE против часовой стрелки почти до упора на блоке питания и через каждые 5 с записывать показания мультиметра в табл. 4.
|
Таблица 4
Время t, с | Температура горячего спая при выключении тока | Температура рассеивателя t* | Температура холодного спая при выключении тока * | Температура рассеивателя t** | Разность температур горячего и холодного спаев по формуле(10)на основе колонок 2, 3, 4,5 в зависимости от времени t | Разность температур только горячего спая в зависимости от времени на основе колонки 2 |
… | ||||||
По данным столбцов 6 и 7 рассчитывают и строят зависимость рис. 7. Определяют коэффициент теплопроводности и рассчитывают значение По формуле (7) определяют коэффициент Пельтье.
|
Рекомендации по выполнению упражнения 2
|
|
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!