Soğutma Tekniği

Termoelektrik Soğutma

Termoelektrik Soğutma, yeni nesil soğutucuların keşfedilmesinde oldukça önemli bir konumda. Termoelektrik Soğutma nın en büyük özelliği çevre ile nesne arasında ısı transferi sağlarken çevre sıcaklığı ne olduğuna bağlı olmaksızın nesne sıcaklığının sabit tutulmasıdır. Bu nedenle elektriksel kartlarda sıklıkla kullanılmaktadır.

Termoelektrik özellik gösteren , endüstride veya teoride uygulanabilirliği olan birçok malzeme bulunmaktadır. Uygun malzemeyi seçerken maliyet ve güvenilirlikle beraber diğer önemli unsur verimlilikleridir.

Termoelektrik Soğutma Nedir?

Termoelektrik soğutucular, bir nesnenin sıcaklığını çevre sıcaklığının altına düşürürken, çevredeki sıcaklık ne olursa olsun, nesne sıcaklığını dengede tutarlar. Termoelektrik soğutucular ısı transfer elemanlarının aktif bir soğutma sistemi olup, miliwatt‘tan kilowatt‘a kadar değişen bir yelpazedeki uygulamalar için kullanılabilir.

Çoğu termoelektrik soğutucu modül, yüzey alanı başına 3-6 watt/cm²’lik bir pompalama yapabilir.

Termoelektrik soğutucular, bazen termoelektrik modül veya Peltier soğutucusu diye de adlandırılabilir. Termoelektrik soğutucular, küçük bir ısı pompası gibi çalışan yarı iletkenlerdir. Bir doğru akım kaynağından sağlanan küçük bir voltaj sayesinde, ısı, modülün bir ucundan diğerine doğru hareket eder. Böylece modülün bir yüzü ısınırken, diğeri de eşzamanlı olarak soğumaya başlar. Bu olay, doğru akım kaynağının artı ve eksi kutuplarının yer değiştirmesiyle aksine çevrilebilir. Bir termoelektrik modülü, kullanım amacına göre ısıtıcı veya soğutucu olarak kullanılabilir.

Modülün soğuk kısmı –40C’ye ulaştığında, ısı pompalanması kesilir ve ısı pompası özelliğini kaybeder (verim sıfıra düşer). Bu yüzden –5 ila –15C arasında en verimli olur. Sıcaklık bu noktada en yüksek değeri DeltaT’ye (ΔT) ulaşır.

Eğer soğuk kısma azar azar ısı eklenmeye başlanırsa, bu kısmın sıcaklığı, ısı musluğunun sıcaklığına eşitlenene kadar yükselir. Bu noktada termoelektrik soğutucular, en yüksek ısı pompalama kapasitelerine ulaşırlar.

Termoelektrik soğutucular, evde kullandığımız buzdolaplarıyla aynı termodinamik yasalara göre çalışır, ama bazı farklılıklar taşır. Buzdolabında kullanılan dondurucu sıvının yerini, bir yarı iletken alır. Yoğuşturucu da bir ısı transfer elemanıyla yer değiştirir. Ayrıca kompresörün yerini de doğru akım kaynağı alır.

Termoelektrik modüle doğru akım kaynağının bağlanması, elektronların yarı iletken nesneden geçmesini sağlar. Maddenin soğuk tarafında, elektron hareketi sayesinde ısı soğurulur ve sıcak uca gönderilir. Sıcak olan uca ısı transfer elemanı bağlandığı için, ısı, ısı transfer elemanından çevreye verilir. Termoelektrik soğutucuların başlıca kullanım alanları mikroişlemciler, buzdolapları, gece görüş teçhizatları vb. olarak verilebilir.

Termoelektrik Soğutma
Termoelektrik Soğutma

Otomobillerde bulunan mini soğutucular soğutma işlemini bu yöntemle yapmaktadırlar. Ayrıca laboratuar araç gereçlerinde, tıp, elektronik ve biyo-teknoloji alanlarında soğutucu olarak kullanılmaktadır. Özellikle elektronik kumanda panolarının normal fan ile soğutulmasının yeterli olmadığı durumlarda termoelektrik soğutma sistemleri kullanılabilir. Pano içerisindeki termoelektrik soğutucu yüzeyi çok fazla soğuduğu durumlarda yoğunlaşma meydana gelmekte ve elektronik devrelere zarar vermektedir. Bunun çözümü için termoelekrik devrenin soğutucu tarafı düşük devirli fan yardımı ile soğuyan hava yüzeyden uzaklaştırılmalı ve pano iç ortam sıcaklığının çiğ noktası sıcaklığının altına düşürülmemesi için önlem alınmalıdır. Pozitif ve negatif bağlantılarının yerleri değiştirilerek ısı pompası gibi çalışmaları sağlanabilir. Peltier soğutucularda soğutulan yüzeyden çekilen ısının diğer ısınan yüzeyden uzaklaştırması için mutlaka fan kullanılmalıdır.

Peltier Soğutucu

Peltier soğutucu veya termoelektrik soğutucu, termoelektrik prensiplerle çalışarak soğutucu olarak kullanılan elektronik bir ihazdır. Termoelektrikte peltier etkisi olarak bilinen olgu cihazın çalışma prensibinin temelini oluşturur. Bu etkiden Teori bölümünde daha ayrıntılı bahsedilmiştir. Peltier Soğutucu temelde termoelektrik bir cihazdır.

Termoelektrik cihaz iki şekilde kullanılabilir. Birincisi, cihazın iki tarafına sıcaklık farkı uygulandığında termoelektrik cihaz elektrik üretmek için kullanılabilir. İkincisi, termoelektrik cihaza elektrik (doğru akım) uygulandığında cihazın bir tarafı ısınır ve diğer tarafı soğur. Cihazın soğuk tarafını herhangi bir uygulamada kullanmak bu cihazın peltier soğutucu olarak tanımlanmasını gerektirir. Peltier soğutucular ısı pompası olarak çalışırlar, ısıyı cihaz yapısı içerisinde bir yerden başka yere taşırlar. Bu cihazlar katı hal soğutucular olarak da tanımlanabilirler.

Peltier Soğutucu
Peltier Soğutucu

Peltier Soğutucunun basit yapısı yandaki şekil’den görülebilir. Doğru akımın yönü değiştirildiğinde sıcak ve soğuk taraflarda değişecektir. Peltier Soğutucular içlerinde birden çok termoelektrik element olacak şekilde üretilirler. İçerisinde birden çok termoelektrik element bulunduran bu yapıya modüler yapı denir ve modüler yapıdaki bu cihazlara ise termoelektrik modül denir. Modüler yapı cihaza performans yönünden büyük katkı sağlar, bir tek termoelektrik elementin bulunduğu yapıdan yeterli soğutma elde etmek çok zordur. Peltier soğutucuların kapasitelerini ve verimliliklerini değişik tasarımlar ve değişik termoelektrik malzemeler kullanarak değiştirmek mümkündür. Doğru tasarımlarla kriyojenik sıcaklıklara inmek mümkün olabilmektedir.

Peltier soğutucular gaz sıkıştırmalı soğutucularla aynı termodinamik kanunlara göre çalışsa da soğutma yöntemleri tamamen farklıdır. Fakat peltier soğutucular mevcut termoelektrik malzemelerle ve cihaz tasarımlarıyla geleneksel gaz sıkıştırmalı sistemler kadar verimli soğutma yapamamaktadırlar. Buna rağmen basit yapıları ve küçük boyutlarda üretilebilmeleri peltier soğutucuları bazı kullanım alanları için uygun kılmaktadır.

Kaynak: Wikipedia

İlgili Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Reklam Engelleyici

Reklam engelleyici eklenti kullandığınızı fark ettik. Muhendisiz.Net web sitesini verimli kullanabilmek için lütfen reklam engelleyiciyi kapatınız.