Cel ćwiczenia

Celem przeprowadzonego ćwiczenia było poznanie podstawowych zjawisk termoelektrycznych w materiałach przewodzących i półprzewodnikowych, konstrukcji, materiałów i technologii modułu chłodzącego oraz sposobu wyznaczania jego podstawowych parametrów.

Badanie modułu chłodzącego

Badanie polega na wyznaczaniu temperatury mostków zimnych (izolowanych cieplnie od otoczenia i gorących (chłodzonych radiatorem) , dla różnych warunków zasilania elektrycznego modułu. Schemat układu pomiarowego przedstawia rys.1.

Opis modułu chłodzącego:

- prąd maksymalny: 6 A

- napięcie maksymalne: 15 C

- maksymalna różnica temperatur: 68 st. C

- liczba termoelementów: 127

- rezystancja: 2,1 Ω

- skuteczność chłodzenia: 2,8∗10−21𝐾

- wymiary: 40 x 40 x 3,8 mm

Pomiar wyników przedstawiony w tabeli

Lp.	U	I	ϑg	ϑz	Tg	Tz	ΔT
	V	A			K	K	K
1	0	0	23,1	22,9	296,25	296,05	0,2
2	-2,23	0,47	23,6	13,7	296,75	286,85	9,9
3	-3,93	0,9	23,9	7,9	297,05	281,05	16
4	-6,2	1,48	24,5	-2,6	297,65	270,55	27,1
5	-7,71	2	25,1	-5,9	298,25	267,25	31
6	-9,15	2,51	25,8	-10,7	298,95	262,45	36,5
7	-10,75	3	26,6	-13,14	299,75	260,01	39,74
8	-12,26	3,5	28,1	-16,5	301,25	256,65	44,6
9	-13,72	4	29,6	-17,1	302,75	256,05	46,7
10	-15,15	4,5	31,3	-16,6	304,45	256,55	47,9
11	-16,54	5	32	-15,5	305,15	257,65	47,5
12	-18,1	5,5	34	-13,3	307,15	259,85	47,3
13	-19,75	6	36	-10,8	309,15	262,35	46,8

Opracowanie wyników pomiaru

Oszacować prąd optymalny I₀, dla którego ΔT osiąga maksimum, a ϑz -minimum.

I₀ = 4A

Obliczyć skuteczność chłodniczą modułu.

Z = 0,001461 1/K

Obliczyć jednostkową siłę termoelektryczną modułu chłodzącego.

α_m = 0,115036 V/K

Obliczyć jednostkową siłę termoelektryczną pojedynczego termoelementu .

α = 0,000906 V/K

Obliczyć całkowitą rezystancję modułu chłodzącego.

R_m = 2,321583 Ω

Obliczyć moc chłodzącą (Peltiera ) modułu dla optymalnego prądu I_0.

P_p= 117,8198 W

Obliczyć moc pobieraną przez moduł chłodzący ze źródła zasilającego (dla I_0).

P = 54,88 W

Wykres charakterystyk ϑg = f(I), ϑz = f(I), ∆T = f(I)

Wnioski

• Wykreślone charakterystyki zgadzają się z przebiegami teoretycznymi.

• Z pomiarów wynika że od wartości prądu I=4A zdolność modułu do chłodzenia zaczyna się obniżać. Przyczyną tego jest zjawisko Joule’a. Które powoduje że ilość ciepła generowanego przez przepływający prąd zaczyna przeważać nad zjawiskiem odbierania ciepła Peltiera.