reduciendo la temperatura del agua potable de 10c a 5c en 90 s usando el módulo Peltier. No tengo experiencia en física, así que por favor hable simplemente [cerrado]

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Justo arriba, no tengo experiencia en física. Necesito enfriar agua potable 1000ml en 90 segundos. Me gustaría enfriar el agua a aproximadamente 5c +/- 1c. La temperatura del agua antes de enfriar es de 13c. Me gustaría usar los módulos Peltier (PM).

Preguntas: 1. ¿Es posible? 2. ¿Qué sugieres? 3. ¿Qué consumo eléctrico requeriría tu sugerencia en vatios? 4. ¿Cómo sacaría el calor del PM? 5. ¿Podría lograrse el enfriamiento con una serie de PM uno tras otro? 6. El tubo de entrada será de 1/4 "o 1/2"

Con respeto Por favor, no pierdas el tiempo hablándome sobre compresores como los conozco.

Espero escuchar sus respuestas y sugerencias por correo electrónico.

Gracias de antemano

Ben Hodges

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pregunta Ben Hodges

2 respuestas

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1. ¿Es posible?

Claro. Fácil, no. Vale la pena, probablemente no.

2. ¿Qué sugieres?

Ya ha declarado que desea utilizar un TEC, por lo que no estoy completamente seguro de cuál es la pregunta.

3. ¿Qué consumo eléctrico requeriría tu sugerencia en vatios?

Ahora empezamos a meternos en la carne. Como cuestión de nomenclatura, el módulo Peltier en dicha aplicación generalmente se denomina TEC (ThermoElectric Cooler). Lo primero que debe saber es que la energía requerida para calentar o enfriar el agua se denomina calor específico del agua. Deberias buscarlo. Para el agua líquida, es un poco más de 4 julios por gramo por grado. Sus 1000 ml de agua pesan 1000 gramos, por lo que necesitará 4000 julios por grado de enfriamiento. Al redondear la temperatura de inicio a 15 ° C, necesitará una caída de 10 grados, por lo que funciona a 40,000 julios. Proporcionar esto durante 90 segundos requiere 40,000 / 90, o aproximadamente 440 vatios de enfriamiento. Llamémoslo 400, ya que el calor específico se redujo hacia abajo.

Ahora, los TEC tienen una regla de oro: generalmente puede obtener un 10% de eficiencia. Esto significa que necesitará aproximadamente 4000 vatios de potencia aplicados a sus TEC. Esa es una gran cantidad de energía; por ejemplo, un interruptor automático estándar para corriente doméstica es de 15 amperios. A 120 VCA, eso es 15 x 120, o 1800 vatios. Por lo tanto, necesitaría el equivalente a más de dos calentadores eléctricos de tamaño completo con un valor de electricidad.

4. ¿Cómo sacaría el calor del PM?

Esto generalmente se hace con aletas que disipan el calor o con un sistema de enfriamiento líquido (generalmente agua). Tenga en cuenta que si está hablando de módulos de 60 W, necesitará unos 67 de ellos, por lo que necesitará muchos tubos.

5. ¿Podría lograrse el enfriamiento con una serie de PM uno tras otro?

Puede, pero no es una idea aplicable. Los TEC están limitados a una cierta caída de la temperatura de calor / frío, y cuanto más pequeños mejor. 10 grados es un objetivo de diseño perfectamente bueno y permite una buena eficiencia. Los TEC en capas se utilizan para proporcionar grandes diferencias de temperatura, no una buena eficiencia, y de hecho, tales ensamblajes tienen una eficiencia asombrosamente mala. El problema es que el segundo TEC tiene que absorber todo el calor del primero. Entonces, si utiliza un TEC para producir 5 vatios de enfriamiento (a una temperatura muy baja), producirá 50 vatios de calor en el lado caliente. La segunda capa deberá aceptar 50 vatios y (con una eficiencia del 10%) disipará 500 vatios en su lado caliente. La eficiencia total solo será del 1%. No necesita temperaturas muy bajas, necesita eliminación total de energía.

6. El tubo de entrada será de 1/4 "o 1/2

No importa. Suponiendo que los módulos de 60 vatios, querría unos 70 o más TEC alineados con un solo tubo que corre a lo largo de la matriz. El agua llenaría la tubería y luego se enfriaría durante 90 segundos, luego se vaciaría rápidamente. Suponiendo que los TEC midan aproximadamente 2 "x 2", la longitud de la tubería deberá ser de aproximadamente 140 pulgadas, o 12 pies aproximadamente. Para obtener el volumen relativamente pequeño (1000 ml), necesitará aproximadamente 1000/140 o 7 ml / pulgada de tubería, lo que indica una tubería extremadamente estrecha en el área de enfriamiento.

Así que, como digo, se puede hacer. Depende de usted determinar si vale la pena.

    
respondido por el WhatRoughBeast
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La capacidad térmica específica del agua es tal que se necesitan 4.2 julios de calor (o enfriamiento) para aumentar (o disminuir) 1 gramo de agua 1 ° C. Cada ml de agua es de 1 gramo. Así que tus 1000 ml de agua son 1000 gramos. Desea pasar de 13 ° C a 5 ° C. Eso es un cambio de temperatura de 8 ° C. Entonces 4.2 j por ° C por gramo * 1000 gramos * 8 ° C = 33,600 j.

Un Joule es equivalente a un vatio-segundo. Desea realizar el cambio de temperatura en 90 segundos. Entonces 33,600 j / 90 segundos = 373 vatios. Y debe suponer un 50% de ineficiencia debido al mal acoplamiento térmico del agua a la superficie Peltier. Eso te lleva a unos 750 vatios de enfriamiento. Puede conectar en cascada los enfriadores Peltier para obtener suficiente enfriamiento.

El coeficiente de rendimiento de un dispositivo Peltier oscila entre 0,4 y 0,7. Por lo tanto, su fuente de alimentación para los refrigeradores Peltier deberá suministrar entre 1075 vatios y 1875 vatios.

Deberá tener cuidado de eliminar el calor del enfriador Peltier y mantenerlo alejado de la corriente de agua. Esto se hace típicamente con disipadores y ventiladores. Este sistema necesita eliminar 325 a 1125 vatios de calor.

    
respondido por el Glenn W9IQ

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