T1: POMPA CIEPLNA PELTIERA

OKREŚLENIE OPTYMALNEGO PUNKTU PRACY

Przebieg ćwiczenia

Celem ćwiczenia było określenie wydajności chłodniczej pompy , współczynnika wydajności chłodniczej . Do tego celu użyliśmy pompy cieplnej z łaźniami wodnymi po obu jej stronach, napełnionymi wodą o tej samej temperaturze. Podczas eksperymentu dokonuje się w funkcji czasu równoczesnych pomiarów temperatur T_grz i T_chł obydwu stron modułu a także napięcia zasilania U oraz prądu I płynącego przez moduł.

Schemat i wygląd rzeczywisty układu do pomiaru wydajności chłodniczej.

POMIAR I

Czas t [s]	Prąd I [A]	Napięcie U [V]	Temp. Tgrz [°C ]	Temp. Tchł [°C ]
0	5,00	19,1	21,7	20,3
60	5,04	20,8	32,7	15,3
120	5,04	21,7	42,2	15,0
180	5,04	22,4	48,5	15,8
240	5,04	22,9	53,4	16,8
300	5,05	23,7	58,1	18,2
360	5,05	24,3	62,8	19,2
420	5,05	24,9	67,4	20,1
480	5,05	25,6	71,6	21,0
540	5,04	26,1	75,6	22,1
600	5,04	26,7	80,4	22,9

a = 0,01688889

∆a= 0,00034332

b= 12,93111

∆b= 0,13456

Korelacja = 0,99856

[wykres bez danych (0;20,3) i (60;15,3)]

Obliczenie mocy chłodniczej.

P_chł= a_chł*C, gdzie C=1100 J/K

P_chł =(0,02 0,0003)*1100= (22 0,33) W

Obliczenie średniej mocy prądu przepływającego przez moduł.

P_el = U_śr*I_śr

P_el= 24,26*5,04 = 122,27 W

Obliczenie współczynnika wydajności chłodniczej.

n_chł = P_chł / P_el

n_chł = (22 0,33)/122,27 =( 0,18 0,01)

POMIAR II

Czas t [s]	Prąd I [A]	Napięcie U [V]	Temp. Tgrz [°C ]	Temp. Tchł [°C ]
0	1,7	4,4	29,2	19,6
60	1,2	5,0	29,7	19,4
120	1,1	4,9	29,9	19,3
180	0,9	4,1	29,9	19,6
240	0,9	4,0	29,7	19,7
300	0,9	4,0	29,6	19,8
360	0,9	4,0	29,6	19,9
420	1,1	4,9	29,8	20,0
480	1,1	4,9	30,4	20,0
540	1,1	4,9	30,9	20,1
600	1,1	4,9	31,1	20,2

a= 0,001507491

∆a= 0,000065543

b= 19,33483

∆b= 0,02283

Korelacja= 0,99531

[ Wykres bez punktów: (0;19,6),

(120;19,3), (540;20,1)]

Obliczenie mocy chłodniczej.

P_chł= a_chł*C, gdzie C=1100 J/K

P_chł = (0,0015 0,000066)*1100 = (1,65 0,07) W

Obliczenie średniej mocy prądu przepływającego przez moduł.

P_el = U_śr*I_śr

P_el = 4,41*1,09 = 4,80

Obliczenie współczynnika wydajności chłodniczej.

n_chł = P_chł / P_el

n_chł = (1,65 0,07) /4,80 = (0,34 0,02)

POMIAR III

Czas t [s]	Prąd I [A]	Napięcie U [V]	Temp. Tgrz [°C ]	Temp. Tchł [°C ]
0	2,7	10,6	30,0	19,0
60	2,6	10,6	33,4	17,6
120	2,5	10,7	35,1	17,8
180	2,5	10,6	36,8	18,1
240	2,4	10,6	38,5	18,5
300	2,4	10,6	39,6	18,9
360	2,3	10,5	40,6	19,2
420	2,3	10,5	41,5	19,4
480	2,3	10,5	42,4	19,7
540	2,3	10,6	43,3	20,0
600	2,2	10,6	44,0	20,2

a= 0,005087719

∆a= 0,000159388

b= 17,22456

∆b= 0,05951

Korelacja= 0,99707

[ Wykres bez punktów: (0;19),

(180;17,7),(600;20,2)

Obliczenie mocy chłodniczej.

P_chł= a_chł*C, gdzie C=1100 J/K

P_chł = (0,0051 0,00016)*1100 = (5,61 0,18) W

Obliczenie średniej mocy prądu przepływającego przez moduł.

P_el = U_śr*I_śr

P_el =10,58*2,41 = 25,49 W

Obliczenie współczynnika wydajności chłodniczej.

n_chł = P_chł / P_el

n_chł = (5,61 0,18) /25,49 = (0,22 0,01)

I [A]	Pel [W]	Pchł [W]	nchł	Tmin
1,1	4,8	1,65 0,07	0,34 0,02	19,3
2,4	25,5	5,61 0,18	0,22 0,01	17,6
5,0	122,3	22,00 0,33	0,18 0,01	15,0

Wyniki uzyskane dla wszystkich przebadanych natężeń prądu.

P_chł = f(I)

T_min = f(I)

Wnioski:

Po przeprowadzeniu pomiarów i obliczeniu poszczególnych wydajności i współczynników wnioskujemy, że temperatura modułu po której wydziela się ciepło rośnie wraz z mijającym czasem pomiaru oraz z serii na serię. W czasie poszczególnych pomiarów zauważamy że, temperatura T_chł w początkowych minutach pomiaru maleje aż do pewnego momentu, w którym zaczyna rosnąć ( na wykresach uwzględniamy jednakże punkty, które tworzą liniowy wykres funkcji) . Moc chłodnicza jest tym wyższa im wyższe jest natężenie prądy płynącego przez moduł. Średnia moc prądu rośnie wprost proporcjonalnie do natężenia. W przypadku współczynnika wydajności chłodniczej czyli stosunku mocy chłodniczej do mocy pobieranej przez urządzenie chłodnicze zauważamy, że wraz ze wzrostem natężenia prądu współczynnik ten jest coraz mniejszy ponieważ im wyższa temperatura otoczenia tym właściwości chłodzące coraz mniejsze.