Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Peltier Elemente kaskadieren


von Stefan (Gast)


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Guten Abend zusammen !


Ich hab da eine Frage zu Peltier-Elementen :

Ist es möglich diese hintereinanderzuschalten um damit tiefere 
Temperaturen zu erzeugen ?
Ein Peltier-Element ist für eine Temperaturdifferenz bis zu ca. 60 K 
einsetzbar.

Wenn ich nun zwei/drei Elemente thermisch kopple und die Abstrahlseite 
mit Wasserkühlung oder wie auch immer auch ca. 20 °C halte müsste ich 
doch auf der anderen Seite ca. -100...150°C erreichen ? (Bei 
entsprechender Isolierung und steigender Größe der Peltierelemente)


Funktioniert das so oder habe ich da einen Denkfehler ?


Lg,

Stefan

von Bonzo (Gast)


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Das ist moeglich. Allerdings muss man dabei beachten, dass das zweite 
die waerme des Ersten auch abfuehren muss. daher schauen kaskadierte 
Peltier wie Pyramiden aus. Und man sollte die zwischentemperauren auch 
ueberwachen.

von Thorsten (Gast)


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Schau mal auf http://www.tellurex.com, die haben ganz gute pdfs mit 
Infos zu Peltier-Elementen.
Gruss,
Thorsten

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

sollte so funktionieren, gibt ja auch mehrstufige Peltier-Elemente zu 
kaufen.

Die Elemente müssen natürlich die Temperatur können. Die 150°C sollten 
da weniger das Problem sind, ich bin mir aber nicht sicher, ob du welche 
findest, die bei -100°C noch arbeiten, da Halbleiter verwendet werden 
und deren Eigenschaften erst ab einer gewissen Temperatur auftreten.

Ein anderer Punkt ist, das der Wirkungsgrad sehr bescheiden ist bei so 
großen Temperaturdifferenzen.

Für Temperaturen von -100°C würde ich falls möglich Flüssigstickstoff 
verwenden und die knapp 100°C, die der Flüssigstickstoff zu kalt ist 
einfach mit nem Widerstand zuheizen. Das ganze natürlich in einem Gefäß 
mit Vakuumisolation. (Und ja, ich weiß, es hört sich bescheuert an, 
100°C durch heizen zu überbrücken, dafür reicht aber meist ein 5 W 
Widerstand, da das ganze hervorragend isoliert ist).

Was hast du damit eigentlich vor?

Gruß Kai

von Ronny S. (phoenix-0815)


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von ArnoR (Gast)


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> Ist es möglich diese hintereinanderzuschalten um damit tiefere
> Temperaturen zu erzeugen ?

> Wenn ich nun zwei/drei Elemente thermisch kopple und die Abstrahlseite
> mit Wasserkühlung oder wie auch immer auch ca. 20 °C halte müsste ich
> doch auf der anderen Seite ca. -100...150°C erreichen ?


Ja im Prinzip geht das so, nur ist bei solch großen 
Temperaturdifferenzen kaum noch Wärmetransport möglich. Wenn man 
wirklich etwas kühlen will, erreicht man nur viel kleinere 
Temperaturdifferenzen.

http://deltron.ch/pdf/produkte/peltier/Multistage_TEMs.pdf

Normalerweise bedeuten die Angaben im DB, dass bei max. Leistung die 
Temp-diff=0 ist, bzw. die max. Temp-diff wird bei transportierter 
(äußerer) Leistung=0 erreicht.

von Martin S. (sirnails)


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Kurzum: Vergiss - egal wass Du vor hast. Die 60K sind ein überaus 
theoretischer Wert. Denn sobald Du nur eine geringst kleine Wärmemenge 
zuführst, steigt sofort die Temperatur. Darüber hinaus ist die 
"Kälteleistung" nur bei keiner Temperaturdifferenz so hoch wie im 
Datenblatt angegeben. Je größer die Differenz, umso niedriger die 
Kälteleistung. Damit hast Du selbst bei kaskadierten Elementen schon das 
Problem, dass man für ein kleines Folgeelement schon ein riesen 
Erstelement braucht. Dass dann auf der kalten Seite fast keine 
Kälteleistung mehr vorhanden ist, dürfte sich von selbst verstehen.

Nur mal so grob mit Zahlen:

Peltierelement mit 3V und 7A erzeugt bereits 15W + X Wärmeleistung. Das 
Folgeelement muss demnach mindestens 15W abführen können. Bei einem 
Wirkungsgrad von 5% (utopisch!) bedeutet das bereits 300W und ist damit 
schon ein riesen Klotz.

Die Energiebilanz ist hundsmiserabel.

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