TD1008 Peltier e Efeito Seebeck Equipamento Experimental Térmico Equipamento Didático
EFEITO PELTIER E SEEBECK
A crescente necessidade de equipamentos elétricos menores e mais portáteis produziu uma necessidade de baixa manutenção, resfriamento menor e mais portátil. Para satisfazer essa necessidade, os fabricantes agora usam dispositivos termoelétricos de estado sólido em computadores, refrigeradores portáteis e caixas térmicas.
O demonstrador do efeito Peltier e Seebeck mostra como um desses dispositivos funciona e testa seu desempenho quando conectado em uma escolha de dois modos:
• Calor em eletricidade para geração de energia quando usado no modo Seebeck – frequentemente usado para geração termoelétrica e recebe o acrônimo 'TEG'.
• Como uma bomba de calor elétrica quando usada no modo Peltier. Frequentemente usado em resfriamento termoelétrico e recebe o acrônimo 'TEC'.
Os alunos então aprendem a analisar seu desempenho em ambos os modos, analisando vários fatores, incluindo coeficiente de desempenho (COP) e balanço de energia.
Para os testes de Seebeck, o equipamento usa uma fonte externa de água fria e um aquecedor elétrico de potência variável para criar uma diferença de temperatura em todo o dispositivo. O dispositivo então converte isso em uma diferença de potencial elétrico (tensão). Um interruptor permite testes com e sem carga elétrica. A carga permite que a energia gerada flua e seja medida para uma faixa de gradientes de temperatura aplicados.
Para os testes de Peltier, ele também usa o aquecedor elétrico, mas com um pequeno tanque de armazenamento de água e uma bomba d'água, criando um abastecimento de água estável e de fluxo fixo. Uma fonte de tensão variável controla a energia elétrica no dispositivo. Um vaso calibrado permite que os alunos meçam com precisão o fluxo fixo de água, para calcular o calor bombeado no lado "frio" do dispositivo. Isso permite a avaliação do desempenho do dispositivo em uma faixa de gradientes de temperatura e entradas de energia elétrica.
Uma válvula operada manualmente permite ao usuário trocar a fonte de água sem a necessidade de reconectar os tubos. Os alunos não precisam de ferramentas para fazer os experimentos.
Os termopares medem temperaturas próximas à superfície do dispositivo e na entrada e saída do circuito de água. Visores digitais nítidos e multilinhas mostram todas as temperaturas e medições elétricas ao redor do dispositivo, como tensão, corrente e potência.
O painel de controle do equipamento inclui um diagrama esquemático do dispositivo. Uma proteção transparente cobre o dispositivo. Isso permite que os alunos entendam a construção do dispositivo e visualizem a formação de "gelo" em demonstrações simples de resfriamento (determinadas pelas condições locais).
Você pode fazer testes com ou sem um computador conectado. No entanto, para testes mais rápidos com registro mais fácil dos resultados, pode fornecer o Sistema Versátil de Aquisição de Dados (VDAS®) opcional. Isso fornece captura, monitoramento e exibição de dados precisos em tempo real, cálculo e gráficos de todas as leituras importantes em um computador.
RESULTADOS DE APRENDIZAGEM
• Coeficiente de Seebeck e desempenho de um gerador termoelétrico (TEG)
• Testes de bomba de calor Peltier e o desempenho de um resfriador termoelétrico (TEC)
• Coeficiente de desempenho (COP) e balanço energético
• Comparações de dados dos fabricantes, desempenho teórico e resultados de experimentos
• Observação dos efeitos Lenz e Thomson
• Demonstrações simples de resfriamento (determinadas pelas condições locais)
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