Migliorare le prestazione delle celle di peltier

[salucard]

Tutti gli appassionati di raffreddamento TEC sapranno che le celle di peltier consumano una grossa quantità di energia sotto forma di flusso elettrico, come sappiamo per la seconda legge di OHM sulla resistività le cariche applicate ad un conduttore producono un attrito che si manifesta sotto forma di calore inversamente proporzionale allo spessore "s" e direttamente proporzionale alla lunghezza "l", di conseguenza essendo molto grossa la carica elettrica che attraversa i fili conduttori delle celle di peltier, questi tendono ad accumulare molto calore creando un indice troppo alti entropia inottimizzando quindi il potenziale di energia.
Per poter ovviare a questo problema l'unico modo è decentralizzare il flusso elettrico occorre raddoppiare la sezione "s" applicando un altro ramo di cavi conduttori, naturalmente il modo migliore di collegare la cella di peltier all'alimentatore è il molex a 4 pin; un altro accorgimento che potrebbe essere preso è senz'altro l'utilizzo di cablatura ad alto spessore con metallo conduttore in rame elettrolizzato...


Spiegando in modo più scientifico il fenomeno prendo in esempio le parole di un elettrotecnico con cui ho avuto il piacere di parlare:


prendiamo ad esempio il cavo rosso del positivo e mettiamo un cavo di pari sezione in parallelo, partiamo dalla formula più semplice della resistenza che è data da

R = ro * L / S

se i due cavi (rami) che vanno dal molex alla cella sono identici per lunghezza, sezione e materiale possiamo dire che le due resistenze dei due cavi rossi sono circa identiche. a livello di circuito i due cavi, essendo collegati in parallelo, costituiscono due resistenze in parallelo ed essendo uguali abbiamo che

Rtot = (R1 * R2) / (R1 + R2) = R^2 / 2R = R / 2

quindi la resistenza totale dal molex dell'alimentatore alla cella è dimezzata rispetto ad un solo cavo.
inotre (sempre se i due cavi in parallelo sono identici) la corrente che arriva alla cella passa per i due cavi in parallelo in maniera ripartita in base alla resistenza degli stessi cavi, in questo caso la corrente totale passerà metà da un cavo e metà dall'altro.
Il risultato che ne consegue è che per i singoli cavi in parallelo passa la metà della corrente che passava prima nell'unico cavo.
stando alla formula approssimata per un resistore, la potenza termica dissipata è data da:

P1 = R1 * I1^2

adesso per il singolo cavo è:

P2 = R1 * (I1/2)^2 = R1 * I1^2/4

per ogni cavo risulta ridotta del 75%, in generale considerando tutti e due i cavi le due potenze si sommano avendo così:

Ptot = 2 * P2 = R1 * I1^2/2

dalla prima formula di resistenza invece possiamo fare un ragionamento diverso, legato alla sezione totale, che raddoppierebbe:

Rtot = ro * l / 2S = R / 2

da cui poi si arriva alla potenza termica totale:

Ptot = R / 2 * I1^2

che è uguale a quella ricavata sopra.

a livello pratico occorre prendere questi accorgimenti:




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per impedire un ulteriore entropia sarebbe ottima cosa isolare i fili conduttori con della guaina termorestringente specifica per lampade alogene

[blackfenix]

Ma quindi dici che collegando la cella a 2 molex (anzichè ad uno) ne migliorerei la capacità refrigerante???

io ne ho una da 136W e sto cercando una maniera "particolare" di addizionarla al mio impianto liquido.. oghi consiglio è ben accetto

[salucard]

con due molex non andrai a migliorare la potenza refrigerante, ma andrai a dimezzare l'attrito elettrico

per collegare le celle di peltier alla dissipazione a liquido esistono dei waterblock adatti ai tuoi scopi...

[gluvocio]

in proporzione all'atrito elettrico interno della cella, quant'è l'atrito elettrico dei cavi ?

[salucard]

in proporzione all'atrito elettrico interno della cella, quant'è l'atrito elettrico dei cavi ?

l'attrityo elettrico dei cavi dipende dal loro indice di resistività secondo l'equazione:

R= Ro*L/S in cui:
-Ro è la specifica resistività del materiale
-L è la lunghezza
-S è la sezione del conduttore

nei metalli però la resistività va di pari passo con la temperatura del conduttore che con il flusso elettrico, per questo l'equazione sarà:

Ro = Ro 0[1 + alfa(T − T0)]

dove:

Ro è la resistività
Ro0 e T0 sono resistività e temperatura rispettivamente al loro stadio di normalità
alfa è il coefficente termico del materiale, quindi la caratterstica conduttiva del metallo

ne consegue quindi che maggiore sarà l'energia introdotta nei semiconduttori, maggiore sarà l'attrito elettrico, quindi maggiore sarà la temperatura e minore sarà l'efficienza di conduzione, dunque vi sarà una proporzionalità tra i due esponenziale