Peltier-element

Trude stelde deze vraag op 16 juni 2012 om 17:36.

Hallo,

We hebben de afgelopen weken geexeperimenteerd met het Peltier-element. Om het rendement te berekenen hebben we het element geinstalleerd in een joulemeter.

Hier een aantal gegevens:
Spanning: 10,04 Volt
Stroomsterkte: 2,26 A
Tijdsduur: 20 minuten
Temperatuurstijging: 16 graden

Als het rendement 100% zou zijn geweest, zou er een temperatuurstijging van 0 graden zijn geweest, omdat de warmte en de kou elkaar dat ''opheffen''. Maar nu is er een stijging van 16 graden, dus er moet wel energieverlies zijn.

Nu is mijn vraag, hoe bereken je hier het rendement?

De formules weet ik wel:

Q=mc delta T
Q=Pt
P=UI
Rendement is Quit/Qin

Alvast bedankt voor de hulp!

Reacties

Jan op 16 juni 2012 om 18:53

Dag Trude,

Ik zie mogelijk wat over het hoofd, maar waarom doe je deze proef met het element in één vat, d.w.z. zowel de koelende kant als de verwarmende kant?

Zo gebruik je per saldo je element toch slechts als een dompelaar?

Tenzij ik iets over het hoofd zie is wat je nu gedaan hebt zoiets als een koelkast in een heel goed geïsoleerde ruimte plaatsen met de koelkastdeur open, en dan de stekker in het stopcontact steken.

De temperatuur in de geïsoleerde ruimte zal dan stijgen, maar ongeacht het rendement van het koelsysteem zal dat dan altijd direct te relateren zijn aan het verbruik aan elektrische energie. Je kunt net zo goed dan een verwarmingselement met gelijk elektrisch vermogen in die ruimte zetten in plaats van die koelkast. Daarvan  zou je dan aan je metingen niets merken.

???????????

Groet, Jan.

Trude op 16 juni 2012 om 19:04

Hallo Jan,

Bedankt voor uw antwoord!
Een soortgelijk experiment hebben we OOK gedaan, maar we moesten dit als toevoeging doen, vandaar.

Misschien heb ik het al berekend, maar weet u misschien wat zoals het rendement is van een Peltier-element?

 

Groeten,

Trude

Trude op 16 juni 2012 om 19:15

Hallo,

Sorry, het vorige antwoord was niet zo heel duidelijk.
Maar wat ik bedoelde, we hebben ook al experimenten gedaan waarbij we de koude en de warme kant hebben gescheiden. Maar dit experiment moest er als toevoeging bij!

Groeten,

Trude

Jan op 16 juni 2012 om 19:19

rendementen van peltier-elementen hangen helemaal af van de gebruikte materiaalcombinaties, maar zijn in het algemeen (heel) laag. Als ik wat rondgoogle vind ik rendementen van 5-20%.

Trude op 16 juni 2012 om 19:23

Hallo,

Oke, als ik het bereken, kom ik op een rendement van zo'n 10 a 11%. We grbuiken een klein Opitec element met een max koelend vermogen van 33W en een max temeratuurverschil van 67 graden. Zou dit dat mogelijk zijn?

En nog iets over ons eerste experiment, is de warmte die ontstaat dus eigenlijk het energieverlies?

Groeten,

Trude

Jan op 16 juni 2012 om 20:30

10% voor een peltier element is zeker niet out of this world, zie de cijfers die ik eerder bij elkaar googlede. Wat niet wil zeggen dat je berekening (of je meting) klopt, want ook al maak je onderweg twintig fouten, dan kun je toch een getal uit een sommetje krijgen dat niet onwaarschijnlijk lijkt. Als de ene fout de andere maar een beetje compenseert.

Wat is je "eerste" experiment? Met beide zijden van die peltier in één vat?  

Trude op 16 juni 2012 om 20:43

Het eerste experiment is als volgt.

We hebben een bakje dat doormideel van een wandje is het midden is gescheiden in twee gelijke delen. In dit wandje zit ook het peltier-element ingebouwd, zo dat beide zijden die van temeratuur veranderen vrijliggen. Vervolgens doen we water in de bakjes en sluiten we het element aan op een energiebron.
Afhankelijk van de plus en minpool wordt het water aan de ene kant verwarmd en aan de andere kant verkoeld.

Groetjes,

Trude

Jan op 16 juni 2012 om 21:59

"is de warmte die ontstaat energieverlies?"

Hangt er van af welke warmte je bedoelt.

Goed beschouwd transporteer je energie van een plaats naar de andere.

Laten we zeggen dat je 10 J warmte-energie onttrekt aan het ene bakje, en dat je dat 20 J aan elektrische energie kost (die onvermijdelijk in warmte wordt omgezet). 30 J aan warmte moet dan ergens heen.

Natuurkundig is er geen "verlies", we hebben een wet van behoud van energie en daaraan wordt netjes voldaan.

Wat een econoom dan verlies noemt hangt helemaal af van de bedoeling van de installatie.

Je zou kunnen zeggen, ik wou iets afkoelen, 10 J warmte onttrekken, dat "kost" me 20 J energie, rendement 10/20 x 100% = 50%, verlies 10 J.

Je zou ook kunnen zeggen, ik wou een ruimte opwarmen. Presto, het kostte me 20 J, maar ik kreeg er gratis (dwz onttrokken aan bijv. buitenlucht) 10 J extra mee binnen. Rendement 30/20 x 100% = 150 % , winst 10 J. Jippie.

Het zou ook kunnen dat je een ruimte wil afkoelen maar tévens een andere nabije ruimte wilt opwarmen. Of nog anders.

Trude op 16 juni 2012 om 22:11

Hallo,

Ja, bedankt, ik snap het nu wel denk ik.
Het gat verder wel lukken.

Bedankt voor de hulp!

Jan op 16 juni 2012 om 23:34

Het gebruik van het begrip "verlies" is overigens redelijk krom in verband met koeling.

Analogie: Stel dat je een twintig euro moet betalen om een vijfje kwijt te raken. Is je verlies dan 5, 15 of 25 euro?

eddy op 18 maart 2018 om 17:14
Er bestaan ondertussen al betere en goedkopere peltier elementen 
Maar ik vind geen grotere dan 4cm op 4cm
Waarom die beperking ?
Theo de Klerk op 18 maart 2018 om 17:55
Zal vooral van technische aard zijn. Soms laten dingen zich niet in elk formaat maken. Anders geen idee.
Jan van de Velde op 18 maart 2018 om 18:34

Theo de Klerk plaatste:

Zal vooral van technische aard zijn.
Of van commerciële aard: waar is de markt?
gaan we eens googlen dan stuit ik op een rapportje als dit:

https://www.transparencymarketresearch.com/thermoelectric-modules-market.html

Thermoelectric modules have been witnessing an immense rise in their demand since the last few years. The benefits offered by these modules, such as compact geometric size, precise temperature control and cycling, lower power consumption, and rapid response time,

dan concludeer je al gauw dat er vraag is naar kleine dingetjes die kunnen koelen en makkelijk ergens tussen gefoefeld kunnen. Daar zijn peltier-elementen dan ideaal voor, en daarvoor worden ze dan gemaakt. 

Groet, Jan
Patrick op 23 juni 2018 om 19:40
Maar mijn vraag is omgekeerd bedoeld. Ik maak een zijde van het element warm en de andere koud. Dan maak ik (dus) electricteit.  Wat is dan het rendement?
Jan van de Velde op 23 juni 2018 om 19:57
dag Patrick,

dan ga je Engels googlen:

https://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_generator#Efficiency

Groet, Jan

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Clara heeft eenentwintig appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Clara nu over?

Antwoord: (vul een getal in)