Ich möchte mit einem Peltier-Element einen Aluminiumwürfel mit 3cm Kantenlänge um ca. 15°C abkühlen (z.B von 20 auf 5°C). Das ganze sollte dabei aber nicht länger als 1-2 Minuten dauern.
Hierzu habe ich zwei Fragen:
Wie viel Leistung benötigt mein Peltier-Element in etwa? Hatte bisher vorgehabt ein Element mit ca. 20W zu kaufen.
Kann ich bei diesem Aufbau die Wärme auf der heißen Seite des Elements mit einem passiven Kühlkörper abführen? Aus verschiedenen Gründen (Strom, Platz, Vibration) kann ich keinen Lüfter verwenden.
Ich möchte mit einem Peltier-Element einen Aluminiumwürfel mit
3cm Kantenlänge um ca. 15°C abkühlen (z.B von 20 auf 5°C). Das
ganze sollte dabei aber nicht länger als 1-2 Minuten dauern.
Hierzu habe ich zwei Fragen:
Wie viel Leistung benötigt mein Peltier-Element in etwa?
Hatte bisher vorgehabt ein Element mit ca. 20W zu kaufen.
Rechne doch erstmal.
Volumen des Aluwürfels ca. 27cm³
Dichte ist ca. 2,7g/cm³ http://de.wikipedia.org/wiki/Aluminium
Die Masse also etwa 73g
Wärmekapazität ca. 900J/(kg*grd)
-> demnach müssen 0,073kg * 15grd * 900J/(kg*grd) = ca. 1kJ
1KJ = 1000J = 1000Ws
Bei 120s Sekunden müßten also knapp 10W Wärmleistung abgeführt werden.
Natürlich sind auch noch die Masse des Peltierelements zu
berücksichtigen.
Aber mit enem 20W-Modul sollte das in der vorgeg. Zeit gut klappen.
Energie abgeführt werden.
Kann ich bei diesem Aufbau die Wärme auf der heißen Seite
des Elements mit einem passiven Kühlkörper abführen?
Natürlich kann man das. Aber dann muß der Kühlkörper entsprechend
groß sein. Die Wärmediff. zur Umgebung muß auf der warmen Seite
auch klein genug bleiben ( Diff.
verschiedenen Gründen (Strom, Platz, Vibration) kann ich
keinen Lüfter verwenden.
Seltsame Begründungen sind das.
Wegen Strom???
Der Peltierkühler braucht aber das zig-fache an Strom!
Geht eher darum, dass ich kein passendes Netzteil für einen Lüfter hab.
Wegen Vibration?
Da pass mal auf, daß es das Peltierelement nicht zerrüttet.
Peltierelement und Aluwürfel sind Teil eines größeren Aufbaus zur Probentemperierung auf einem Mikroskop. Selbst leichte Vibrationen stören leider beim Mikroskopieren.
Vielen Dank fürs Vorrechnen, wäre selbst so nicht auf die Werte gekommen.
Rechne doch erstmal.
Volumen des Aluwürfels ca. 27cm³
Dichte ist ca. 2,7g/cm³ http://de.wikipedia.org/wiki/Aluminium
Die Masse also etwa 73g
Wärmekapazität ca. 900J/(kg*grd)
-> demnach müssen 0,073kg * 15grd * 900J/(kg*grd) = ca.
1kJ
1KJ = 1000J = 1000Ws
Bei 120s Sekunden müßten also knapp 10W Wärmleistung abgeführt
werden.
Wärmeleistung von 10 W, ja, bis hier kein Einwand, aber das ist nicht die el. Leistung. Das Peltierelement hat einen Wirkungsgrad, sollte der da nicht noch wo rein?
Wärmeleistung von 10 W, ja, bis hier kein Einwand, aber das
ist nicht die el. Leistung. Das Peltierelement hat einen
Wirkungsgrad, sollte der da nicht noch wo rein?
Man rechnet als Faustformel, dass pro Watt elektrischer Leistung
ca. 1W Wärme abgeführt werden kann. Auf der warmen Seite fallen
dann also ca. 2W zur Kühlung an.
Das gilt aber nur, solange die kalte Seite permanent Wärme nachreicht.
Wenn der Würfel aber seine minimale Temp. erreicht hat und nur unwesentlich Wärme nachgeführt wird, dann bleibt nur noch die
elektrische Leistung über. In diesem eingeschwungenen Zustand
geht der Wirkungsgrad geht dann praktisch gegen null.
Das habe ich aber schon so geschrieben.
Am Anfang, wenn der Würfel erstmal abgekühlt werden muß, ist auch
die Wärmekapazität des Kühlkörpers eine hinreichend große Senke.
Wenn die Temperatur dann niedriger fällt, als gewünscht, kann
natürlich auch die elektrische Leistung reduziert werden.