एक पेल्टियर तत्व, उपकरण और संचालन का सिद्धांत क्या है

रेफ्रिजरेशन उपकरण और एयर-कूलिंग सिस्टम रोजमर्रा की जिंदगी के आवश्यक तत्व हैं। हालांकि, कूलर बैग जैसे मोबाइल एप्लिकेशन के लिए मानक रेफ्रिजरेंट-आधारित वॉल्यूमेट्रिक डिज़ाइन उपयुक्त नहीं हैं। ऐसे मामलों में, पेल्टियर प्रभाव के संचालन पर आधारित उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जिनके बारे में हम इस सामग्री में विस्तार से चर्चा करेंगे।

पेल्टियर तत्व या थर्मोइलेक्ट्रिक कूलर पी- और एन-प्रकार की चालकता वाले दो तत्वों के थर्मोकपल पर आधारित होता है, जो एक कनेक्टिंग कॉपर प्लेट से जुड़े होते हैं। ज्यादातर मामलों में विवरण बिस्मथ, टेल्यूरियम, सुरमा और सेलेनियम से बने होते हैं। ऐसे उपकरणों का उपयोग घरेलू शीतलन प्रणालियों में किया जाता है, उनमें ऊर्जा उत्पन्न करने की क्षमता भी होती है।

यह क्या है

घटना और शब्द पेल्टियर 1834 में फ्रांसीसी वैज्ञानिक जीन-चार्ल्स पेल्टियर द्वारा की गई एक खोज का सुझाव देते हैं।खोज का सार यह है कि गर्मी लगातार उस क्षेत्र में जारी या अवशोषित होती है जहां दो अलग-अलग निर्देशित कंडक्टरों के बीच संपर्क होता है जिसके माध्यम से विद्युत प्रवाह होता है।

शास्त्रीय सिद्धांत इस घटना को इस तरह से समझाता है: विद्युत प्रवाह की मदद से, धातुओं के बीच इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित किया जाता है, गति या धीमा होता है, जो चालकता के विभिन्न स्तरों वाले धातु कंडक्टरों पर संपर्क संभावित अंतर के आधार पर होता है। इस प्रकार पेल्टियर तत्व गतिज ऊर्जा को ऊष्मा में बदलने में योगदान करते हैं।

दूसरे कंडक्टर पर, विपरीत प्रभाव होता है, जहां भौतिकी के मौलिक नियम के आधार पर ऊर्जा की पुनःपूर्ति आवश्यक है। यह स्थिति तापीय दोलन की प्रक्रिया के कारण उत्पन्न होती है, जिसके परिणामस्वरूप दूसरे चालक की धातु ठंडी हो जाती है।

आधुनिक तकनीकों की मदद से, अधिकतम थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव वाले पेल्टियर मॉड्यूल का निर्माण संभव है।

उपकरण और संचालन का सिद्धांत

आधुनिक पेल्टियर मॉड्यूल एक ऐसा डिज़ाइन है जिसमें दो इन्सुलेटर प्लेट होते हैं, और थर्मोकपल उनके बीच सख्त क्रम में जुड़े होते हैं। इसके कामकाज की बेहतर समझ के लिए इस तत्व की मानक योजना को चित्र में दिखाया गया है।

संरचनात्मक तत्वों के पदनाम:

• ए - संपर्क, जिसकी मदद से बिजली स्रोत से कनेक्शन किया जाता है;
• बी - गर्म सतह;
• सी - ठंडा पक्ष;
• डी - तांबे के कंडक्टर;
• ई एक पी-जंक्शन अर्धचालक है;
• F एक n-प्रकार का अर्धचालक है।

तत्व बनाया गया है ताकि दोनों सतहें ध्रुवीयता के आधार पर पी-एन या एन-पी जंक्शनों के संपर्क में हों। संपर्क p-n गर्म होता है, और n-p तापमान घटता है।नतीजतन, तापमान अंतर डीटी तत्व के सिरों पर दिखाई देता है। इस प्रभाव का मतलब है कि मॉड्यूल के तत्वों के बीच चलने वाली थर्मल ऊर्जा ध्रुवीयता के आधार पर तापमान शासन को नियंत्रित करती है। यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि ध्रुवीयता में परिवर्तन के मामले में, गर्म और ठंडी सतहें बदल जाती हैं।

विशेष विवरण

पेल्टियर तत्व के तकनीकी पैरामीटर निम्नलिखित मान मानते हैं:

• शीतलन क्षमता (क्यूमैक्स) - वर्तमान सीमा और मॉड्यूल के सिरों के बीच तापमान अंतर के आधार पर गणना की जाती है। माप की इकाई - वाट;
• सीमित तापमान अंतर (DTmax) - डिग्री में मापा जाता है, यह विशेषता इष्टतम स्थितियों के लिए दी जाती है;
• Imax एक बड़ा तापमान अंतर प्रदान करने के लिए आवश्यक अधिकतम विद्युत प्रवाह है;
• अधिकतम तापमान अंतर DTmax प्राप्त करने के लिए विद्युत प्रवाह Imax के लिए आवश्यक वोल्टेज Umax को सीमित करें;
• प्रतिरोध - डिवाइस का आंतरिक प्रतिरोध, ओम में मापा जाता है;
• सीओपी पेल्टियर मॉड्यूल की दक्षता या दक्षता का गुणांक है, जो शीतलन और बिजली की खपत के अनुपात को दर्शाता है। डिवाइस की विशेषताओं के आधार पर, सस्ते उपकरणों के लिए, संकेतक 0.3-0.35 की सीमा में है, अधिक महंगे मॉडल के लिए यह 0.5 तक भिन्न होता है।

मोबाइल पेल्टियर तत्व के फायदे छोटे आयाम, प्रक्रिया की प्रतिवर्तीता, साथ ही इसे पोर्टेबल इलेक्ट्रिक जनरेटर या रेफ्रिजरेटर के रूप में उपयोग करने की संभावना है।

मॉड्यूल के नुकसान उच्च लागत, 3% के भीतर कम दक्षता, उच्च ऊर्जा लागत और तापमान अंतर को लगातार बनाए रखने की आवश्यकता है।

आवेदन पत्र

यहां तक ​​​​कि दक्षता के कम गुणांक को ध्यान में रखते हुए, पेल्टियर मॉड्यूल में प्लेटों का व्यापक रूप से मापने, कंप्यूटिंग उपकरणों के साथ-साथ पोर्टेबल घरेलू उपकरणों में भी उपयोग किया जाता है। यहां उन उपकरणों की सूची दी गई है जिनमें मॉडल एक अभिन्न अंग हैं:

• पोर्टेबल प्रशीतन उपकरण;
• बिजली के छोटे जनरेटर;
• पीसी और लैपटॉप में कूलिंग कॉम्प्लेक्स;
• पीने के पानी को गर्म और ठंडा करने के लिए कूलर;
• एयर ड्रायर।

कनेक्ट कैसे करें

आप पेल्टियर मॉड्यूल को स्वयं कनेक्ट कर सकते हैं, इसके लिए अधिक समय और प्रयास की आवश्यकता नहीं होती है। आउटपुट संपर्कों को एक निरंतर वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जानी चाहिए, जो डिवाइस के ऑपरेटिंग निर्देशों में इंगित किया गया है। लाल तार सकारात्मक से जुड़ा है और काला तार नकारात्मक से जुड़ा है। ध्यान दें कि जब ध्रुवता उलट जाती है, तो गर्म और ठंडी सतहें स्थान बदल देंगी।

कनेक्ट करने से पहले, तत्व की संचालन क्षमता की जांच करने की सिफारिश की जाती है। डिवाइस की जांच करने के सरल और विश्वसनीय तरीकों में से एक स्पर्श विधि है: इसके लिए आपको डिवाइस को विद्युत प्रवाह के स्रोत से कनेक्ट करना होगा और विभिन्न संपर्कों को स्पर्श करना होगा। सामान्य रूप से काम करने वाले उपकरण में, कुछ संपर्क गर्म होंगे, जबकि अन्य ठंडे होंगे।

आप मल्टीमीटर और लाइटर से भी जांच सकते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको जांच को डिवाइस के संपर्कों से जोड़ने, लाइटर को एक तरफ लाने और मल्टीमीटर के रीडिंग का निरीक्षण करने की आवश्यकता है। यदि पेल्टियर तत्व मानक मोड में काम कर रहा है, तो हीटिंग प्रक्रिया के दौरान, एक तरफ एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होगा, और वोल्टेज डेटा मल्टीमीटर स्क्रीन पर प्रदर्शित होगा।

डू-इट-खुद पेल्टियर एलिमेंट कैसे बनाएं

पेल्टियर तत्व कम लागत और एक व्यावहारिक तत्व बनाने के लिए विशेष ज्ञान की आवश्यकता के कारण घर पर निर्माण के लिए अव्यावहारिक है। हालांकि, आप अपने हाथों से एक कुशल मोबाइल थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर को इकट्ठा कर सकते हैं, जो देश में या कैंपिंग ट्रिप पर काम आएगा।

विद्युत वोल्टेज को स्थिर करने के लिए, आपको स्वयं L6920 IC चिप पर एक मानक कनवर्टर को इकट्ठा करना होगा। डिवाइस के इनपुट पर 0.8-5.5 V का वोल्टेज लगाया जाना चाहिए, और आउटपुट पर यह 5 V का उत्पादन करेगा, यह मान मोबाइल उपकरणों की बैटरी को मानक मोड में चार्ज करने के लिए पर्याप्त है। यदि एक मानक इलेक्ट्रॉनिक पेल्टियर डिवाइस का उपयोग किया जाता है, तो गर्म सतह की तापमान सीमा को 150 डिग्री तक सीमित करना आवश्यक होगा। तापमान नियंत्रण में आसानी के लिए, उबलते पानी के साथ केतली का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, फिर मॉडल 100 डिग्री से अधिक गर्म नहीं होगा।

आधुनिक घरेलू उपकरणों को ठंडा करने के लिए पेल्टियर प्लेटों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, एयर कंडीशनर में, डिवाइस की प्रभावशीलता साबित हुई है, विशेष रूप से, थर्मल शासन को स्थिर करने और एक शक्तिशाली प्रोसेसर को ठंडा करने के लिए। पेल्टियर तत्व के आधार पर, गर्मी के कॉटेज या कारों के लिए अक्सर घर पर प्रभावी मोबाइल रेफ्रिजरेटर बनाए जाते हैं, जो रेडिएटर को शक्ति प्रदान करते हैं। प्रक्रिया की प्रतिवर्तीता के कारण, बिजली के स्रोत के बिना क्षेत्रों में स्व-निर्मित तत्वों का उपयोग मोबाइल छोटे बिजली संयंत्रों के रूप में किया जाता है।

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