Já imaginou ter uma pequena geladeira portátil para resfriar sua água, bebidas e sucos durante suas saídas de verão?
A refrigeração AC é a forma mais comum de resfriamento em uma geladeira ou uma sala. Mas este é um processo pesado, que requer uma quantidade significativa de energia elétrica e hardware elétrico volumoso para executar esta tarefa.
Felizmente, é possível fazer uma geladeira que mantém a comida fresca usando uma bateria DC portátil e algo chamado efeito Peltier.
O que é o efeito Peltier?
Resfriadores termoelétricos ou dispositivos de efeito Peltier são dispositivos comparativamente em miniatura usados para resfriamento ou aquecimento. Os dispositivos Peltier usam DC (corrente contínua) para resfriamento, em contraste com refrigeradores convencionais ou condicionadores de ar que usam corrente AC. O efeito Peltier é um processo no qual, se uma corrente contínua passar por um circuito com dois condutores de diferentes materiais, o calor de uma junção é removido, fazendo com que ela fique fria, e a outra junção absorve o calor, fazendo com que ela esfrie. ficar quente.
Pode-se observar também que se a polaridade da corrente for invertida, a junção que antes era fria passa a ser quente; enquanto a junção que estava quente antes de inverter a polaridade da corrente, fica fria.
Usando Dispositivos Peltier Termoelétricos para Controle de Temperatura
O fenômeno acima cria uma oportunidade para projetar um dispositivo que pode extrair e remover o calor. Se você colocar a junção mais fria na superfície ou dispositivo quente do qual o calor deve ser extraído e a junção mais quente entrar em um dissipador de calor, você pode manter a superfície ou o dispositivo frio. Além disso, você pode manter uma temperatura ideal contínua para um bom desempenho.
Como construir um mini refrigerador DC
Usaremos o conceito mencionado acima para projetar um refrigerador DC. Um mini refrigerador é o projeto de destino, no entanto, ele pode ser dimensionado para um refrigerador de tamanho médio usando vários dispositivos de efeito Peltier usando a mesma técnica.
O que você vai precisar
O equipamento necessário é o seguinte:-
- Um Módulo Peltier (TEC1-12706) com fios conectados.
- Dois dissipadores de calor.
- Uma bateria de 12 V CC ou fonte de alimentação CC.
- Uma caixa (interna deve ser um material termicamente não condutor, como madeira, papelão ou isopor)
- Dois ventiladores Delta electronics FFB0412HN nas aletas do dissipador de calor para convecção forçada
- Pasta térmica
- Fios elétricos
O dispositivo Peltier de resfriamento termoelétrico que estamos usando aqui é um dispositivo operacional CC com uma tensão operacional ideal de 12 VCC que consome quase 6 A de corrente (72 W). A tensão de operação não deve exceder 15 VDC. Não ligue o dispositivo Peltier sem um dissipador de calor. Se for usado mesmo que momentaneamente, pode exceder a temperatura operacional máxima da junção do dispositivo e resultar em degradação do desempenho ou falha completa do dispositivo.
Etapa 1: preparar a caixa
Agora pegue uma caixa vazia de material isolante térmico. Para esta demonstração, usamos papelão. Faça um furo ou cavidade de acordo com as dimensões do dispositivo Peltier TEC1-12706 (ou seja, 40 mm x 40 mm) para design de mini-refrigerador. Coloque o dispositivo Peltier diretamente na cavidade que você criou na caixa
Etapa 2: coloque os dissipadores de calor no dispositivo Peltier
Agora coloque dissipadores de calor em ambas as junções do dispositivo Peltier. Cada junção do dispositivo Peltier é conectada ao dissipador de calor usando pasta térmica altamente condutora. A pasta térmica garante um fluxo de calor suave entre cada junção Peltier e a placa de base do dissipador de calor, enquanto não permitindo que a junção quente fique muito quente e a junção fria fique muito fria para danificar qualquer um junção.
O dissipador de calor aumenta a eficiência do dispositivo Peltier, mantendo regularmente o fluxo de ar. Isso ocorre porque a troca de calor entre o ar ambiente e o dispositivo Peltier é aumentada devido à grande superfície área oferecida pelo dissipador de calor para extração de calor da junção interna e remoção de calor através da junção externa junção. Para um bom projeto, são recomendados dissipadores de calor com aletas maiores e maior área de superfície.
Etapa 3: anexar ventiladores
Agora anexe sua escolha de ventilador em cada aleta do dissipador de calor. A convecção forçada fornecida pelo ventilador aumenta a velocidade do fluxo de ar através das aletas do dissipador de calor, o que permite uma maior extração de calor.
Os ventiladores usados neste projeto são brushless de 12VDC (Delta electronics FFB0412HN) com fluxo de ar de 10,6 cfm. Cada ventilador consome menos de um watt de energia da bateria. No entanto, pode-se usar um ventilador com mais fluxo de ar para um melhor desempenho.
Tome cuidado para não conectar as junções do dispositivo através de uma interface metálica como um parafuso montado em dissipadores de calor, para evitar curto-circuito nas junções térmicas. Isso pode resultar em degradação significativa no desempenho do refrigerador do dispositivo Peltier, pois o fluxo de calor pode obter o caminho mais curto através do parafuso de metal, etc.
Caso os parafusos não possam ser montados devido a um curto-circuito térmico entre dois dissipadores de calor, você pode usar cola para prender os dissipadores de calor na caixa. No entanto, é obrigatório o uso de pasta dissipadora de calor entre um dissipador de calor e o dispositivo Peltier.
Etapa 4: ligar usando 12 VDC
Agora conecte as junções do dispositivo Peltier e os fios dos ventiladores com uma bateria de 12 VDC. A bateria deve ter a capacidade atual para fornecer uma corrente contínua de 7A. Uma bateria de 10Ah ou mais é suficiente para este único módulo Peltier com ventiladores. Defina a polaridade de tensão das junções do dispositivo de modo que o lado interno da caixa fique mais frio e o lado externo fique quente, retirando o calor da caixa para resfriamento.
Agora junte os fios com a bateria para permitir que o aparelho receba corrente. Observe atentamente a corrente consumida pela bateria. Deve estar dentro dos limites especificados pelo fabricante do dispositivo Peltier. Deixe o sistema tomar corrente por algum tempo e observe as tensões e correntes para limites seguros.
Após alguns instantes, você sentirá o ar mais frio dentro da caixa. Você pode adicionar garrafas de água e sucos para mantê-los frescos. Agora cubra a caixa para usar como minigeladeira. Para uma operação confiável, você pode adicionar um controlador de temperatura para proteger o dispositivo Peltier de exceder os limites operacionais.
Você fez sua própria minigeladeira DIY
Agora você pode construir um mini refrigerador usando os dispositivos Peltier e alguns outros componentes simples. Os módulos de efeito Peltier também podem ser usados para controle de temperatura para aplicações como resfriamento em dispositivos eletrônicos, circuitos e sistemas onde um sistema de resfriamento leve e de baixo orçamento é obrigatório.