Tamaño de un elemento peltier

Un elemento Peltier consiste en dos placas de cerámica delgadas con pequeños "cubos" de diferentes materiales, que están separados por una pequeña brecha de aire:

Elementodepeltierroto por Frank Andre (Trabajo propio) [Dominio público], a través de Wikimedia Commons

El calor se transfiere a través de los cubos de una placa a otra, pero no lateralmente de un cubo a su vecino debido al espacio de aire. Además, la cerámica debería tener una conductividad térmica excepcional para dispersar el calor desde un punto pequeño sobre toda la superficie, que no tiene. (Supongo que incluso el cobre no sería suficiente, porque las placas son muy finas)

Además, cada cubo tiene la misma "potencia de enfriamiento", por lo que la potencia no aumentará cuando su componente caliente toque el elemento peltier.

Por lo tanto, te aconsejo que uses un esparcidor de calor, como una placa (más gruesa) de cobre entre el elemento peltier y el componente caliente.

Por favor, también ten en cuenta esto:

Un elemento peltier bombea una cantidad constante de energía térmica por segundo (o tiene un "poder de bombeo" constante) desde el lado frío al cálido:

$$ P_ {cool} = const. $$

Este es un parámetro dado en cada hoja de datos.

Por otro lado, la cabeza también se transfiere de vuelta por la conductividad térmica normal, que depende de la diferencia de temperatura:

$$ P_ {térmico} (T) = C \ cdot \ Delta T $$

Como resultado, la potencia de bombeo real, total (utilizable) también depende de la diferencia de temperatura:

$$ P (\ Delta T) = P_ {cool} -C \ cdot \ Delta T $$

A una cierta diferencia de temperatura, ambos procesos se anulan entre sí, por lo que la potencia de bombeo total y real es cero. Esta diferencia de temperatura también se incluye en cada hoja de datos.

Como ejemplo: un elemento peltier de 100W con una diferencia de temperatura máxima de 60 ° C puede eliminar solo 50W, cuando la diferencia de temperatura es de 30 ° C.

(Hay más efectos, pero esto es lo más simple que se debe tener en cuenta)

Otra nota: un elemento peltier puede enfriarse bastante y podría causar gotas de agua pulverizada cerca del componente. Esta es otra razón por la que debería usar un esparcidor de calor

Para propagar el calor a través de la superficie del peltier, puede agregar una placa de aluminio para propagar el calor. Lo siguiente explica por qué no debes molestarte.

Un elemento peltier es, en este orden:

1.) un calentador

2.) un atajo térmico

3.) una unidad de transferencia térmica

La potencia total del elemento peltier se agrega a la carga térmica del enfriador de aire, lo que aumenta su temperatura. Un lado del peltier estará ligeramente más fresco que el otro, probablemente unos pocos grados C, ciertamente no más de 20 grados C.

Si tiene, digamos, 20W que se disipan en sus circuitos integrados e introduce 12W con su peltier, su enfriador de aire ahora tiene que contentarse con un total de 32 W, aumentando su delta-T en más de la mitad. El elemento peltier tiene que dar un delta-T de esta diferencia, que no lo hace.

Uno puede ver la hoja de datos de un elemento peltier, por ejemplo CP85338 . Si observa el gráfico en PERFORMANCE (Th = 50 ° C), ejecute a 8.5A a 8.6V, lo que significa que introduce 72W de potencia en el sistema.

Usted ve que puede alcanzar 70 ° C delta-T, pero luego no bombea calor, solo introduce 72W de calor en el sistema.

Ahora, veamos un sistema de la vida real: 22 ° C Aire, disipador térmico enfriado por aire forzado de aproximadamente 0,5 K / W. Tenemos un CP85338 peltier de 72W entre el chip y el disipador de calor. Asumamos que todo el calor se transfiere a través del disipador de calor.

Chip @ 40W:
Con solo el disipador de calor, el chip tendría un delta-T de 20K. Con el disipador de calor y el bombeo de bombeo de 40W a 30K de diferencia, el disipador tiene que mover 112W, por lo que funciona a + 56K, y el chip a + 26K.

Chip @ 100W: Con solo el disipador de calor, el chip tendría un delta-T de + 50K. Con el disipador de calor y el adaptador, el disipador tiene que moverse 172 W, por lo que funciona a + 86 K. ¡Con 70W bombeado, nuestro peltier de confianza ahora tiene solo una diferencia de 5K! Así que nuestro chip se ejecutaría en + 81K en lugar de 50K.

TLDR: no puedes comprarlo preconfigurado porque no tiene sentido.

Todas las respuestas agradables. Pero lo más importante al dimensionar un peltier es el tamaño del disipador de calor en el otro lado. Un peltier solo transfiere calor y tienes que deshacerte de él en el otro lado ... si no te deshaces de él, el peltier simplemente se calienta más.