Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik peltierelement Datenblatt verständnisproblem


von Borger (Gast)


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Hallo liebes Forum!

Ich verstehe etwas aus dem angehängten Datenblatt nicht.
Also, als beispiel nehme ich aus dem Datenblatt die beiden Kurven für 
T_h = 50°C .
Dort bei z.b. deltaT = 10 K liegt eine Spannung von ca. 0,9 V an. Als 
parameter gibts dort den Strom, der in diesm Fall bei 1,9 A liegen soll. 
Das ergibt eine Elektrische Leistung 1,71 W.
Fluchtet man jetzt runter auf die thermische Kurve sieht man, das es bei 
10 K eine Kühlleistung von ca. 7 W gibt.

Meine Frage: wieso ist das mehr als man elektrisch reinsteckt?

Und da wäre dann noch etwas, laut Literatur gilt: Q_warm = Q_elektrisch 
+ Q_kalt. Auch hier verstehe ich nicht, warum Q_warm größer ist, als die 
Elektrische Leistung, die ich hineingebe?

Eine letzte Sache noch:
Auch aus der Literatur, es gilt:
Q_elektrisch = U * I = alpha  DT  I  (1);
Q_kalt = alpha  T_kalt  I - I²R/2 - lambda*DT  (2);
Q_warm = alpha  T_warm  I + I²R/2 - lambda*DT  (3);

Der Thomson-effekt ist hier wohl nicht berücksichtigt.
Manchmal habe ich auch bei dem Summanden mit lambda ein plus bei warm 
gesehen.
Nun zu der Frage, versucht man aus den Kurven im Datenblatt und der 
Formel (1) alpha zu bestimmen, und darauf aufbauend aus FOrmel (2) dann 
lambda, so bekomme ich immer einen negativen Wert. Wo ist denn hier der 
Wurm?

Ich weiß sind viele Fragen, aber man hofft ja immer, dass es klappt.

Vielen Dank schonmal
Liebe Grüße!!!

von Purzel H. (hacky)


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Naja. Mit 1.7W elektrisch und 10K deltaT 7W thermisch von Kalt zu Warm 
pumpen ist moeglich. Von Warm zu Kalt pumpen wird etwas schlechter sein. 
Dh der Wirkungsgrad fuer Heizen ist einiges hoeher wie Kuehlen.

von Borger (Gast)


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Aber das DT erzeuge ich doch mit den 1,7 W mich wundert ja warum man 
mehr Leistung bekommt, als man reinsteckt.

von Borger (Gast)


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Sonst kennt sich niemand aus un weiß Rat?

von Andy (Gast)


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Du transportierst die Leistung ja nur, du erzeugst sie nicht. Das ist ja 
der Witz bei Wärmepumpenheizungen, die in Häusern verwendet werden, du 
steckst X Watt in die Wärmepumpe und erhältst auf der heissen Seite 4X 
Watt Wärmeleistung. Da verwendet man natürlich keine Peltiers sondern 
ganz normale Kompressorkältemaschinen.

Die zusätzlichen Wätter, die rauskommen, werden nicht aus dem Nichts 
erzeugt, die holt sich das Peltierelement oder die Wärmepumpe aus der 
kalten Seite. Bei einer Wärmepumpenheizung wird halt dein Vorgarten ein 
paar Grad kälter, zumindest dort, wo die Absorber vergraben sind.

von Borger (Gast)


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ok, ok, dennoch kann die elektrische Leistung aber nicht größer sein, 
als die Kühlleistung, oder???

von Falk B. (falk)


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@  Borger (Gast)

>ok, ok, dennoch kann die elektrische Leistung aber nicht größer sein,
>als die Kühlleistung, oder???

Oder. Bei delta T von 80K ist dein Wärmetransport Null, obwohl du 
haufenweise elektrische Leistung reinsteckst. Ausserdem glaube ich, dass 
du die Diagramme falsch interpretierst. Die Kurvenscharen sind jeweils 
für 9,3 7,5 etc. AMPERE abgegeben! D.h. im linken unteren Diagramm, dass 
du bei 10K Temperaturdifferenz und 3,7A (zweite Kurve von unten) ca. 9W 
Wärme pumpen kannst. Aber du steckst 3,7A * 1,5V = 5,5W rein (overes 
Diagramm), musst also am heißen Ende ~15W kühlen.

MfG
Falk

von Borger (Gast)


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hab das Diagramm genauso gelesen, wie du es gerade beschireben hast. Nur 
eben das Linke.

Um nochmal auf die Wärmepumpen zurückzukommen, da versteh ich den 
zusammenhang auch nicht, wenn man das Gas in diesem Kreisprozess 
expandieren lässt um Wärme aufzunehmen und dann wieder komprimiert um 
sie wieder abzugeben, kann doch dieses ganze Energie hin und her nicht 
am ende mehr nutz- als aufwandsleistung herauskommen????

von Andy (Gast)


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Noch immer nicht verstanden?

Eine Wärmepumpe ist eine Pumpe, kein Generator.

Eine Wasserpumpe erzeugt auch kein Wasser, es fördert dieses Wasser nur.

Wärmepumpen erzeugen keine Wärmeenergie (abgesehen von der eigenen 
Abwärme), sie transportieren diese Energie nur.

Eine Wärmepumpe könnte z.B, nicht funktionieren, wenn der kalte Teil auf 
dem absoluten Nullpunkt wäre.

von Martin (Gast)


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Du darfst Wärme nicht mit Energie verwechseln.
Die Energie enthält noch die Entropie. Je niedriger die Entropie ist, 
desto wertvoller ist die Energie.

von vip (Gast)


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Um beim Beispiel mit Wasser zu bleiben: Du kannst mit einer kleinen 
Pumpe mit wenig Leistung auch Wasser transportieren, das ein vielfaches 
der Pumpenergie als Wärme gespeichert hat.

von Martin S. (sirnails)


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Die Wärmepumpe oder Peltierelement ist doch ganz einfach. Bei der WP 
nimmst Du ein Gas, und lässt es verdampfen. Dabei nimmt es eine gewisse 
Wärmemenge Q auf. Da dieses Gas nicht von selbst verdampfen kann 
entzieht es die notwendige Wärmeenergie aus der "Kühlseite" der 
Wärmepumpe. Nehmen wir mal an, das sind jetzt 3000 J = Ws gewesen. Jetzt 
wird das Gas komprimiert. Der Wirkungsgrad von Kompressoren liegt bei 
ungefähr 50% (wenn ich mich jetzt hier nicht täusche). Ich leiste also 
zur Hälfte Kompressionsarbeit, die andere Hälfte abermals nur Wärme. 
Jetzt sind wir bei einem Energiegehalt von meinetwegen 3600J, obwohl ich 
elektrisch nur 1200J in den Topf geworfen habe. Nun lasse ich also das 
verflüssigte komprimierte Gas an einem weiteren Wärmetauscher abkühlen. 
Das Ergebnis ist, dass idealerweise 3600J an Wärmeenergie an die 
Umgebung abgegeben werden müssen. Das entspricht genau 1 kWh. Elektrisch 
eingesetzt habe ich davon allerdings nur 1/3, also 0,33 kWh. Ich erhalte 
also in diesem Beispiel das Dreifache an Energie, obwohl ich nur einen 
Teil davon hinein gesteckt habe.

Bei dem Peltierelement verhält es sich kaum anders, nur ist der 
Wirkungsgrad weitaus schlechter. Hier wird auch nur die Wärme 
transportiert. Stecke ich meinetwegen 10W hinein, dann verursacht mir 
der hervorgerufene Wärmetransport an der warmen Seite eine Abwärme von 
beispielsweise 15W.

Die Energie bleibt insgesamt konstant, wenn man sich vorstellt, dass 
beide Seiten mit einer Heatpipe verbunden wären. Lediglich die 
elektrisch hinzugefügte Energiemenge sorgt für ein stetes Ansteigen der 
Temperatur.

von Borger (Gast)


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Danke für die Antworten, es geht in die richtige richtung.

Das Beispiel von die finde ich gut.

Was ich dabei nich verstehe ist, wenn ich in deinem Bsp 600 J an 
Kompressionsarbeit leiste, dann kann das gas doch auch idealerweise 600 
J abgeben. und dann beim Verdampfen auch nur 600 J wieder aufnehmen???
Ich hab auch leider im Netz noch kein detailliertes Zahlenbeispiel 
gefunden.

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