Klimaschrank mit Peltier-Elementen bauen

[Frost1989]

@Frost1989
Ich frage mich, warum die dir solch eine Aufgabe stellen, wenn dir keiner vor Ort helfen kann. Oder machst du das für dich alleine?


Viel Erfolg

Ich mache das jetzt im Rahmen meiner BAchelor Abschluss Arbeit. Habe mal das Expose für die Aufgabenstellung beigefügt. Mein Chef ist Maschinenbauer (auch mein Betreuer), somit bin ich was die theoretischen Fragestellungen/Dimensionierung der Kühlleistung auf mich alleine gestellt.

HAst du evnt. noch Unterlagen die ich benutzen könnte?

[Manf]

Bei der Aufgabenstellung drängt es sich ja auf, ein bis zwei Mini Peltier Kühlschränke zu besorgen und zu zerlegen, um zu sehen wie andere das gemacht haben und mit welchem Erfolg, (das Testen dann eher vor dem vollständigen Zerlegen).
Besser als mit einer Referenz zum rechtzeitigen Durchmessen und Optimieren (Unterstützung durch Ventilatoren und Anpassung der Elemente Leistung)) wird man nicht Zeit sparen können.
Ich denke, dass man so schnell die erforderliche Kühlleistung ermitteln kann, um die Daten mit Berechnungen zu verifizieren.
Und man kann sich mehr darauf konzentrieren eine bessere Regelung zu konstruieren als die für die üblichen Getränkekühler.
(nur mal so als Vorschlag)

[Moppi]

Finde ich merkwürdig. Wieso nehme ich für eine wichtige Abschlussarbeit (Maschinenbauer s.o.) eine fachfremde Aufgabenstellung?
Das ist was für Kälteanlagenbauer, die können so was ausrechnen und auch aufbauen. Aber nicht für Maschinenbau.

"BAchelor Abschluss" - Welche Fachrichtung ist das denn?


MfG

[Frost1989]

Ich studiere Etechnik, mit Schwerpunkt Energietechnik.

- - - Aktualisiert - - -

Bei der Aufgabenstellung drängt es sich ja auf, ein bis zwei Mini Peltier Kühlschränke zu besorgen und zu zerlegen, um zu sehen wie andere das gemacht haben und mit welchem Erfolg, (das Testen dann eher vor dem vollständigen Zerlegen).
Besser als mit einer Referenz zum rechtzeitigen Durchmessen und Optimieren (Unterstützung durch Ventilatoren und Anpassung der Elemente Leistung)) wird man nicht Zeit sparen können.
Ich denke, dass man so schnell die erforderliche Kühlleistung ermitteln kann, um die Daten mit Berechnungen zu verifizieren.
Und man kann sich mehr darauf konzentrieren eine bessere Regelung zu konstruieren als die für die üblichen Getränkekühler.
(nur mal so als Vorschlag)

Wir haben schon diesen hier besorgt. und wollten den dann umbauen.

https://www.amazon.de/dp/B07SLK5Y9T/...v_ov_lig_dp_it

Allerdings weiß ich noch nicht so genau, wie ich die erforderliche Kühlleistung rechnerisch ermitteln soll.

Im Prinzip hängt dass doch von dem Material ab dass ich abkühlen möchte ab?

Wir wollen eig. nur Proben mit max. 2x 100ml abkühlen.

Wenn man das eigentliche Messequipment schon vorher abkühlt.

https://www.ultratest.de/produkte-le...en/bp-700-pro/

Auf dem BIld oben, die blaue Silikonform, die 2 Edelstahlrohre und der Inhalt in der Form (100ml) müsste z.B auf 5 Grad abgekühlt werden können.

[Manf]

Es kommt auf die Aufgabenstellung im Einzelnen an.
Zum schnellen Erreichen einer beliebigen Temperatur soll der Schrank sicher eine gute Isolation und eine geringe Wärmekapazität haben.
Wenn es darum geht ein bestimmtes Teil schnell zu kühlen dann kann man den Kühlschrank mit großer Wärmekapazität austatten und vorkühlen und dann das Teil hineintun.
Den Wärmewiderstand des Schranks kann man auch messen indem man seine Tempraturänderung bei unterschiedlicher Wärmekapazität misst.
Es gibt bei der Optimierung des Schranks sicher eine Reihe von Messaufgaben.

[Moppi]

Allerdings weiß ich noch nicht so genau, wie ich die erforderliche Kühlleistung rechnerisch ermitteln soll.

Ich vermute, ihr habt das auch nicht gelernt. Oder doch? Wie ich schon sagte, ist das Fach von Kältenlagenbauern, nicht von Elektrotechnikern, nicht von Maschinenbauern. Die Kälteanlagenbauer müssen Elektrik mit lernen, weil die das brauchen, aber umgekehrt ist das eher nicht so. Schwerpunkt Energietechnik, ist nicht Kälteanlagenbau, ich vermute dass das nicht vorkommt. Kälteanlagenbau: Elektrotechnik, Wärmelastberechnungen noch und nöcher, Berechnungen mit Kältemitteln etc., Ausrechnen der elektrischen Leistung eines Kompressors in Anbetracht des Kältemittels und der Wärmelast, Berechnen von Dämmung, Berechnen der Leistung von Klimaanlagen ...

Wenn man danach sucht, findet man auch was:

Hier mal eine Formelsammlung dazu: http://www.andreasjahnke.de/index_ht...o%201.0_AJ.pdf

Wenn ich mich recht entsinne war das was mit: Wärmemenge berechnen, die über eine bestimmte Zeit einströmt (kann auch durch Menschen erzeugt werden - Konzertsäle z.b.),; berechnen, wie schnell die Wärme draußen durch das Mauerwerk eindringt oder eben in was anderes (dazu braucht man die Wärmeleitdings von Mauern, Ziegeln, einem anderen Stoff - ist alles viel zu lange her bei mir - habs gefunden: Wärmedurchgangskoeffizient), siehe verlinkte Formelsammlung Seite 2 und 3 von 23.


MfG

[Frost1989]

Ich vermute, ihr habt das auch nicht gelernt. Oder doch? Wie ich schon sagte, ist das Fach von Kältenlagenbauern, nicht von Elektrotechnikern, nicht von Maschinenbauern. Die Kälteanlagenbauer müssen Elektrik mit lernen, weil die das brauchen, aber umgekehrt ist das eher nicht so. Schwerpunkt Energietechnik, ist nicht Kälteanlagenbau, ich vermute dass das nicht vorkommt. Kälteanlagenbau: Elektrotechnik, Wärmelastberechnungen noch und nöcher, Berechnungen mit Kältemitteln etc., Ausrechnen der elektrischen Leistung eines Kompressors in Anbetracht des Kältemittels und der Wärmelast, Berechnen von Dämmung, Berechnen der Leistung von Klimaanlagen ...

Wenn man danach sucht, findet man auch was:

Hier mal eine Formelsammlung dazu: http://www.andreasjahnke.de/index_ht...o%201.0_AJ.pdf


MfG

Ich danke dir!

[Moppi]

Allerdings brauchst Du eine Anleitung, wie man die Formeln richtig anwendet, glaub ich

MfG.

[Frost1989]

Ich habe das schonmal probiert.

Mithilfe dieses Dokuments:
https://www.mikrocontroller.net/atta...te-aufsatz.pdf

Das ist jetzt allerdings nur die Betrachtung der Elemente, ohne Wärmeverlust des Schrankes.



Die Formel ist Qk= Tk*a_Elem * I - (I^2*Ri)/2 - lambda_Elem *dT

Qk= Kälteleistung in W

Tk= Temperatur Kaltseite in K

a_Elem= Thermokraft in V/K

I= Strom

Ri= Innenwiderstand PE

a_Elem= Thermokraft in V/K

lambda_Elem= Wärmeleitwert in K/W


a_Elem, lambda_Elem, Ri nehme ich aus dem Quick Cool Diagramm.

a_Elem= ist mit 0,2 mV/K angegeben. Ich nehme an, das ist die Spannung
für 1 Thermopaar?
dann ist mein a_Elem für 1 PE mit 127 Thermopaaren= 127 * 0,2 mV/K=
0,0254 V/K

Mein Regler schafft Imax_ =20A, somit stehen für mir für 1 PE =5 A zur
Verfügung wenn ich 4 PEs verwenden möchte.

Ri = 1,05 Ohm, I=5 A, Tk= 278K, a_Elem= 0,0254V/K, lambda_Elem = 0,39
W/K

Dann komme ich auf Qc= 278K * 0,0254V/K * 5 A - (5A^2 * 1,05 Ohm)/2 -
0,39 W/K * 40 K = 6,581 W

Bei 4 PEs hätte ich dan eine max Kälteleistung von 4x6,581 W = 26,324
zur Verfügung?

Würde das bedeuten ich kann 26 Joule pro Sekunde an Wärme aus dem Schrank
transportieren?

- - - Aktualisiert - - -

Allerdings brauchst Du eine Anleitung, wie man die Formeln richtig anwendet, glaub ich

MfG.

Wäre gut ja.

- - - Aktualisiert - - -

Ich vermute, ihr habt das auch nicht gelernt. Oder doch?

MfG

Ich habe im 2 ten Semester Physik etwas Thermodynamik gehabt. Aber wir haben natrülich nie sowas für den praktischen Bezug betrachtet. Muss ich mir jetzt alles selber iwie herleiten.

[Moppi]

Ich habe noch was gefunden, dort sind Beispielrechnungen, um in die Materie rein zu kommen: http://olaf-naumann.de/Formelsammlun...berechnung.pdf
Dort steht erklärt, wie man Wärmelast berechnet. Bezieht sich auf Räume. Ein Kühlschrank ist aber auch ein Raum.