Peltier cooler

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al-ham-bic

2009-06-29 21:00

Piccola pausa chimica e momentaneo scantonamento nell'elettronica...

*Si guarda intorno*

Tempo fa mi sono procurato una cella di Peltier per sperimentare un po' con questo interessante dispositivo. Dico solo due parole al riguardo perchè si trova tutto quello che si vuole in rete: una cella di Peltier è una piastrina quadrata di allumina (la mia è mm 40x40) contenente un materiale semiconduttore che alimentato opportunamente trasferisce calore da una superficie a quella opposta; in pratica un lato della piastrina diventa molto calda e l'altra molto fredda. Ovvio che l'impiego di queste celle è per "creare" il freddo, perchè per scaldare basta una volgare resistenza e la legge di Ohm. Fine delle due parole di teoria.

Ho assemblato la cella a "panino imbottito": in mezzo al posto del salame c'è la cella, dalla parte "calda" un dissipatore di calore molto efficiente con ventolina, dalla parte "fredda" un radiatorino di rame (ex raffreddante per schede grafiche di PC). Le fotografie dovrebbero commentarsi da sole.

Il becker conteneva inizialmente acqua a 23° e dopo circa mezz'ora (quando ho fatto la foto) era a 8°, come ben si vede dal termometro e dalla condensa. Se avessi aspettato di più si sarebbe raffreddata ulteriormente.

Tutto sembra facile e comodo, ma l'inconveniente di questi dispositivi è il rendimento molto basso; nel caso in oggetto i dati di alimentazione si possono vedere dall'ultima foto: 3,8 A a 14 V, più di 50 W di assorbimento!

Ho cercato di essere più breve possibile; se qualcuno è interessato alla parte realizzativa di questa sperimentazione e ha dei dubbi chieda; sulla parte teorica spendere un po' di fatica in rete.

(Da domani si ritorna in carreggiata e mano alle provette... asd )

Peltier1.JPG
Peltier1.JPG
Peltier2.JPG
Peltier2.JPG
Peltier3.JPG
Peltier3.JPG
Peltier4.JPG
Peltier4.JPG

Dott.MorenoZolghetti

2009-06-29 21:08

Ecco, questa è una cosa che non sapevo. Per me la cella Peltier ha tutto un'altro uso e la si usa per scaldare. E' molto interessante!

Io per raffreddare uso un impianto frigorifero tratto da un vecchio apparecchio domestico. Consuma come un TIR, ma è tuutto quello che sono riuscito a fare. E l'apparato è ....inguardabile!

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-04 18:23

Dove si possono trovare dette celle, che non sia la Rete (che non mi garba troppo...)? Le vendono da qualche parte?

myttex

2009-09-04 20:44

ma dai mo!!! Sii moderno! ebayzzati!! :-D:-D asd asd

al-ham-bic

2009-09-04 21:14

Dott.MorenoZolghetti ha scritto:

Dove si possono trovare dette celle, che non sia la Rete (che non mi garba troppo...)? Le vendono da qualche parte?

Fino a qualche tempo fa le vedevo sempre in varie fiere dell'elettronica, ora non più.

La trovi (cod. 207.147) a prezzo onestissimo a questo link (ma sempre Rete è..):

http://www.opitec.it/cgi/ITMAIN%20%20%20%20%20%20%20485364000221?P_L=I&P_S=I&P_V=509380447-&P_P=ITSUCH&P_M=1000&P_PGM=ITSUCH&P_2=peltier&subsearch=Ricerca

myttex

2009-09-04 21:17

cosaa O_OO_O SOLO 10 euro? O_OO_O uau! :-D

al-ham-bic

2009-09-04 21:25

Ho detto che il prezzo è onesto... componente elettronico è... poi serve il resto!

Marco

2009-09-05 09:23

doc attenzione che le peltier assorbono anche loro come dei tir in salita (è molto facile trovare alnche celle da 300 e passa watt) e se non sono adeguatamente dissipate nel lato caldo si bruciano!!!

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-05 10:42

Ok, grazie per le informazioni.

Provvederò all'acquisto sul sito indicatomi.

Tuttavia, se possibile, vorrei sapere come deve essere alimentata.

Ho capito la questione del lato caldo/lato freddo, quindi provvederò un dissipatore di calore con una ventola (come indica Al), ma poi occorre altro? A parte l'alimentatore intendo...

Marco

2009-09-05 12:41

alimentazione è sufficente una fonte di corrente DC stabilizzata...

per il voltaggio devi basarti al datasheet del componente che intendi acquistare.

guardando sul sito quella piccola funziona con 8V mentre la grande a 15V massimi (èer la grande va bene anche un trasformatore da 12V al secondario tanto raddrizzando col ponte diodi la tensione aumenta a 14.5V)

in ogni caso quando acquisti leggi sempre il datasheet del componete

Saluti

Marco

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-05 14:26

Grazie Marco.;-)

al-ham-bic

2009-09-06 22:31

La perfetta dissipazione del calore dal lato caldo è determinante, dato il rendimento molto basso del dispositivo; senza questa la bruciatura è assicurata :-@

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-12 16:18

Domani riceverò le celle Peltier dell'AL-consiglio (un certo numero..., onde evitare di restare senza bruciandone un paio>_>); quindi ho una domanda.

Nella tua foto, la parte immersa (il radiatorino di rame raffreddante) nel liquido è una "prolunga" di scambiatore o è parte integrante della cella? Semplificando: posso immergerla direttamente (per il lato freddo) o ha circuiti esposti che non vanno bagnati?

E' stagna o no, sta diavoleria di cella? Grazie.;-)

Rusty

2009-09-12 18:52

Io sconsiglierei di immergerla in acqua, è formata da tanti semiconduttori saldati fra loro, quindi cristalli di silicio drogati e metallo delle saldature (credo alluminio). I danni potrebbero derivare sia da corrosione ma ancor più dal fatto che la conducibilità dell'acqua, anche se pura, altera il funzionamento degli elementi interni della cella stessa. Penso che Al abbia fatto aderire la cella da un lato al dissipatore di alluminio con ventola(lato caldo della cella da raffreddare altrimenti si brucia), e l'altro lato della cella l'ha fatto aderire a quel pezzo ramato che poi si immerge nell'acqua. In totale il sistema raffredda l'acqua nel bicchiere. Tieni conto che l'adesione tra le pareti della cella e gli scambiatori di calore (da un lato il dissipatore con ventola e dall'altro il pezzo di metallo ramato in foto) deve essere fatto in modo che lo scambio di calore sia efficiente. Un ultima cosa, che forse può essere utile, se inverti la polarità di alimentazione della cella (corrente continua mi raccomando ;-) ) le facce della cella si scambiano ruolo, quella che prima diventava fredda si scalda e viceversa. Buon divertimento 8-)

al-ham-bic

2009-09-12 21:19

Confermo in toto quello che ha detto Rusty.

Quindi non va immersa in acqua; deve essere estremamente efficiente il contatto termico allumina-radiatore, quindi superfici perfettamente piane e possibilmente velo di pasta al silicone per transistor. Gli scambiatori di calore che ho usato io sono (lato caldo) un radiatore in alluminio per CPU con rispettiva ventola e (lato freddo) un radiatore in rame per chip di una grossa scheda video sempre per PC. In questo modo la planarità ed il coeff. di scambio termico sono assicurati. Occorre un minimo di attrezzatura meccanica per adattare le parti in modo adeguato.

In ogni caso aspettati GRANDI consumi e PICCOLE rese... azz!

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-13 12:08

Grazie a entrambi. Proverò a fare il minor numero possibile di danni...asd

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-18 11:32

Ecco le mie celle "nude" e sigillate con silicone bianco. Ora non nascondo la forte tentazione di immergerle direttamente, ma seguirò i vostri preziosi consigli. ;-)

HPIM3266.JPG
HPIM3266.JPG

al-ham-bic

2009-09-18 22:12

Dott.MorenoZolghetti ha scritto:

...tentazione di immergerle direttamente, ma seguirò i vostri preziosi consigli. ;-)

Se le immergi direttamente... il liquido si scalderà semplicemente!

(Da una parte scalda, dall'altra raffredda, ma poichè il rendimento è basso la parte che scalda ha di gran lunga il sopravvento azz! )

Ovviamente le Peltier sono anche reversibili: se da una parte scaldo e dall'altra raffreddo ottengo un interessante generatore elettrico. (Come una vecchia termocoppia, ma high-tech!)

Marco

2009-09-19 12:16

al-ham-bic ha scritto:

Ovviamente le Peltier sono anche reversibili: se da una parte scaldo e dall'altra raffreddo ottengo un interessante generatore elettrico. (Come una vecchia termocoppia, ma high-tech!)

generatore detto anche cella RTG dagli appassionati di missilistica...

infatti è il sistema d'alimentazione utilizzato nelle sonde che escono dal sistema solare o in quei casi dove non è possibile utilizzare pannelli fotovoltaici...:-)

la parte calda viene riscaldata dal decadimento di un isotopo radioattivo contenuto in un materiale assorbente (nella sonda cassini è stato usato del Plutonio 238) mentre la fredda viene esposta direttamente al vuoto spaziale.

questa conformazione va a generare una differenza termica sui 2 lati che può arrivare tranquillamente anche a 100°C in pochi secondi ottenendo potenziali attorno ai 600W come nella sonda cassini e semplificando DI MOLTO le prosedure d'assetto del satellite durante il suo volo inquanto non è necessario orientarlo verso una specifica fote d'energia;-)

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-19 17:23

Sì, grazie, avevo capito.;-) Per ora le guardo, qua sulla scrivania...parlo loro, ma mi ignorano. Prima che ne faccia buon uso...passeranno anni (temo).asd

Marco, pensavo a qualcosa di più semplice, un uso più modesto...certo che sono affascinanti questi generatori, peccato la bassa resa.

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-22 23:01

Ho trovato gli "alettoni" di raffreddamento, ora devo trovare due ventoline da PC (che non rappresentano un problema...) e un "coso" per trasferire il freddo (anche se si tratta di una violazione della termodinamica...) alla soluzione da raffreddare.

Non è che mi basta un conduttore metallico?

E il silicone per il contatto cella-dissipatore (lato caldo) ha un nome specifico? Quando entro in negozio mi guardano torvi e io mi sento tanto Myttex in farmacia...asd

Rusty

2009-09-23 01:31

Dott.MorenoZolghetti ha scritto:

E il silicone per il contatto cella-dissipatore (lato caldo) ha un nome specifico? Quando entro in negozio mi guardano torvi e io mi sento tanto Myttex in farmacia...asd

Si, si chiama pasta termoconduttiva, ma alcuni la chiamano pasta termica. Può essere venduta in barattolini con la spatolina inserita oppure come siringa "piena" di pasta che basta premere asd

Conta che te ne serve molto poca, il tanto per fare un piccolo strato sottile ed omogeneo.

Su google immagini scrivendo "pasta termoconduttiva" te ne puoi fare un'idea: è bianca e "melmosa" :-P

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-23 19:06

Grazie, allora tornerò in "farmacia"...:-D

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-24 18:51

Primo step...

HPIM3274.JPG
HPIM3274.JPG

al-ham-bic

2009-09-24 20:32

La parte col radiatore è quella che si deve raffreddare o che si riscalda?

La parte che si riscalda DEVE avere un radiatore efficientissimo, cioè deve portar via un fiume di calore, altrimenti resa bassa e piastre che "scottano" azz!

Con due celle in parallelo vai sugli 8 ampere di assorbimento...

Dott.MorenoZolghetti

2009-09-26 19:56

La parte con il radiatore è quella che riscalda, cioè dissipa il calore prodotto. Gli piazzerò su due belle ventoline da PC appena le trovo. Spero bastino! Ora sono alla ricerca di un "dissipatore" per la regione fredda...lungo almeno una ventina di cm.*Fischietta*

Rusty

2009-10-29 22:33

Caro Doc! A che punto siamo dell'opera? Qualche intoppo!? (lo so, mi sto ripetendo con l'altro post asd asd asd )

Scusa (e scusate) se non sono molto presente ultimamente, causa studio e un progettino che mi tiene occupato, ma presto tornerò alla chimica con voi :-P

mordr3d

2009-12-19 09:46

giusto a titolo di curiosità e per completezza, l'effetto peltier si verifica in una catena chiusa di conduttori. una catena chiusa è una sequenza di conduttori in cui il primo e l'ultimo elemento sono uguali. esempio Cu-Fe-Cu. le giunzioni Cu-Fe e Fe-Cu, modificano la loro temperatura, quando attraversate da corrente (una si riscalda e l'altra si raffredda). se si inverte la polarià anche il fenomeno si inverte. quello che non tutti sanno è che questo fenomeno funziona anche al contrario. cioè se si scalda una giunzione e se ne raffredda l'altra, agli estremi della catenza si misura una differenza di potenziale. questo è il principio con cui funzionano i termometri a termocoppia digitali e si chiama effetto Seebeck. una piastrina è fatta da centinaia di giunzioni disposte strategicamente. se scalate una faccia della piastrina e ne raffreddate l'altra, produrrette corrente :-) e questo è uno dei pochissimi modi per convertire il calore in energia elettrica per trasformazione diretta. il rendimento è molto basso, ma ci sono dele potenzialità interessanti con l'evoluzone dei superconduttori. nota: la tempreratura delle due facce ha un limite di tipo differenziale, cioè non è possibile superare una certa differenza di temperatura tra le due facce. tuttavia, raffreddando a dovere la faccia calda (io una volta ho usato ghiaccio secco) si possono raggiungere temperature davvero molto basse (-70 li ho toccati io :-P) ovviamente bisogna isolare bene il sistema.

theiden

2009-12-19 13:16

si ma se hai il ghiaccio secco a cosa ti serve usare la peltier? :-P ce l'avessio io il ghiaccio secco :-( ma dove lo tieni?

thechemicalsistem

2009-12-19 13:38

azz! ma scusa non si puo raffredda il lato "caldo" con un'alta piasta di peltier???

...o è 1 cazzata?O_o

mordr3d

2009-12-19 13:41

non lo tengo. me ne hanno procurato un po, diversi anni fa per questo esperimento fatto con mio zio. poi lo abbiamo ripetuto anche mettendo la cella nel congelatore. lo scopo era vedere le temperature che riuscivamo a raggiungere. in ambito frigorifero (che poi è il lavoro di mio padre e di mio zio) è piuttosto difficile fare i -70 gradi.

antonio 54

2010-08-31 13:06

A parte sapere che fine a fatto il nuovo frigirifero di Doc, il tutto è molto interessante, soprattutto è possibile la configurazione in serie per non usare il ghiaccio? .....non se ne parla più ?

Oggi sono in commercio frigo portatili con cella P. completi di alimentatore elettronico a 220. In € può convenire smontare quelli.

Cordilaità antonio

jobba

2010-11-02 23:15

Che fine ha fatto l'esperimento del dottor Zolghetti? Pausa riflessiva... o é geloso e non ci vuole mostrare il risultato?

Frenk

2019-11-23 13:23

Salve a tutti,

Potrei riesumare questo vecchio post per un consiglio ?

Ho necessità di raffreddare alcuni minerali per "tirare su" dei picchi che in spettroscopia ottica in RT non compaiono. Data la laboriosità nell' uso di azoto liquido e la scarsa efficienza della bomboletta di CO2,pensavo di rivolgermi alle Peltier..pensavo di adoperarne una sopra l'altra ,quella sotto almeno con una superficie doppia di quella sopra ,appiccicate con pasta termica.La faccia calda della grande raffreddata con radiatore,pompa da acquario,secchiello con ghiaccio .La faccia fredda della piccola da usarsi per il freddo .Prima di imbarcarmi nella costruzione,potrei chiedervi se avete un' idea di temperatura ottenibile ? Se non arrivo almeno a -50\-60 sulla superficie non mi metterei nemmeno ..

Grazie a tutti e buon proseguo *yuu*

Copper-65

2019-11-24 15:48

Frenk ha scritto:

Salve a tutti,

Potrei riesumare questo vecchio post per un consiglio ?

Ho necessità di raffreddare alcuni minerali per "tirare su" dei picchi che in spettroscopia ottica in RT non compaiono. Data la laboriosità nell' uso di azoto liquido e la scarsa efficienza della bomboletta di CO2,pensavo di rivolgermi alle Peltier..pensavo di adoperarne una sopra l'altra ,quella sotto almeno con una superficie doppia di quella sopra ,appiccicate con pasta termica.La faccia calda della grande raffreddata con radiatore,pompa da acquario,secchiello con ghiaccio .La faccia fredda della piccola da usarsi per il freddo .Prima di imbarcarmi nella costruzione,potrei chiedervi se avete un' idea di temperatura ottenibile ? Se non arrivo almeno a -50\-60 sulla superficie non mi metterei nemmeno ..

Grazie a tutti e buon proseguo *yuu*

C'è questo video molto carino di un canale YT di progetti scientifici vari che utilizza una pila di tre Peltier per creare una camera a nebbia per l'osservazione di fenomeni di decadimento radiattivo.

Il setup utilizzato raggiunge i -30°C secondo l'autore, credo che un numero maggiore di celle non aumenti di molto questo limite a causa della perdità di efficienza nell'avere collegamenti multipli tra le celle.

Tuttavia dato che non costano molto su eBay, Aliexpress o chi per esso una prova la farei prima di ricorrere a metodi di raffreddamento più sofisticati e costosi.

Infine nel video cita delle "peltier a cascata" costituite da due peltier normali ma integrate in un unico strumento quindi magari una pila di quelle può avere maggiori chance di raggiungere le temperature desiderate.

Allego il link del video se vuoi darci un'occhiata ;-) 

https://www.youtube.com/watch?v=-Cu3wW8rNAs&t=808s

Un saluto, Cu-65

I seguenti utenti ringraziano Copper-65 per questo messaggio: Frenk

Frenk

2019-11-26 12:22

Grazie, Cupper65,

Più ci ragiono piu' mi scappa la voglia...mi sa che non resti che N....

luigi_67

2019-12-03 09:32

Io non credo che con le peltier, anche se messe a "cascata" si possano raggiungere temperature paragonabili a quella dell'azoto liquido se è quello ciò che ti serve... come ha detto Copper-65 la somma delle varie perdite di efficienza fanno si che oltre un certo limite non si riesca ad andare.... per arrivare ai -60 di cui parli rischi di dover allestire un setup da film di fantascienza con la possibilità concreta di non raggiungere l'obiettivo... a quel punto diventa davvero molto più pratico, semplice ed economico utilizzare l'azoto liquido... Un saluto Luigi

Frenk

2019-12-03 17:44

Grazie ,Luigi,

rileggendo bene tutto e' preferibile spendere tempo nell' attrezzarmi per l'azoto liquido,specialmente nella costruzione di un piccolo contenitore dove poter mantenere il campione una decina di minuti il più freddo possibile .Per evitare di fare una immersione completa (rischi annessi ) e poi far lo spettro al volo prima che si riscaldi . Pensavo ad una specie di martiosca metallica con interposto qualche mm di polistirolo ,magari un coperchio di compensato con un piantone d'argento che vada a pescare dentro ..se non trovo idee migliori...