Ämne: Dags att ge Peltier element ett bättre rykte

[Rickard]

Innan jag virade handdukarna runt toppen försvann en massa värme där.
Botten är inte isolerad och är vattnet där 5 °C och rummet 21 °C så måste den absorbera värme.

Luften i rummet kondenserar faktiskt på ytan av burken.

Även om det kondenserar på tanken så blir ju effekten rimligen inte större än vad en radiator med samma yta ger med en deltaT mellan rum och vbf på 15 grader, vilket är mer eller mindre försumbart.
Inte ens en fläktradiator ger nämnvärt med energi på den ytan, 100 m3 luftflöde/h över en tillräckligt stor kylare ger ca 200W effekt med en deltaT på 15 grader, och då kommer du ju att kyla rummet med den effekten.
Enda värmetillskottet i en sådan installation är ju den som elen tillför via peltierelementen.
Om du skall få någon COP på den där lösningen måste du tillföra gediget med energi utifrån, och ha kapacitet att höja tempen med dina peltierelement till användbar nivå på ca 55 grader.
Jag trodde vi var överens om att det var mer eller mindre omöjligt att göra det med dessa utan att få mer eller mindre obefintlig COP, även om man värmer med flera steg av peltierelement?

[GDS-Jan]

Med ett delta på 16 °C (21-5) så är värmeöverföringen 108w på nedre halvan.

[Rickard]

Vid hur stort luftflöde då?

[GDS-Jan]

Vid hur stort luftflöde då?

Jag räknar så här:

k * (t1-t2) / L = watt/m2

k = 0,2 för PP-plast
t1 = 21 °C
t2 = 5 °C
L = 0,002 (ca 2mm godstjocklek, snarare 1mm men jag räknar 2)

0,2 * (21-5) / 0,002 = 1600w/m2

12cm hög (från botten till mitten)
18cm diameter
Struntar i arean för botten så är det 0,12 * 0,18 * 3,14 = 0,067m2

0,067m2 * 1600 = 108w

Hade jag räknat 1mm godstjocklek och lagt till arean för botten så blir det 295w.

Det är alltså värmen som leder igenom plasten.

[bopakoster]

Stämmer din beräkning så kan du max leverera 108+340=448W. dvs COP 1,3 i nuvarande design.
Om peltarna kan ge mer måste du öka effekten på kalla sidan av burken (t.ex. mer burkyta eller högre temp i rummet.)

[GDS-Jan]

Stämmer din beräkning så kan du max leverera 108+340=448W. dvs COP 1,3 i nuvarande design.
Om peltarna kan ge mer måste du öka effekten på kalla sidan av burken (t.ex. mer burkyta eller högre temp i rummet.)

Eller lägre temp i burken.

Antagligen behövs det en slinga i botten också.
Eller att botten är av metall som har högre k värde.

[bopakoster]

Antagligen behövs det en slinga i botten också.
Eller att botten är av metall som har högre k värde.

Det var därför jag föreslog att din slinga ska gå ända ner till botten. Returen värmer då.

[GDS-Jan]

Jag tror att problemet ligger i hålet på toppen av pelt-kuben.
Det fanns inget sånt när peltarna låg ner horisontellt.

De tar vatten jag redan värmt upp och kyler detta istället för att bara kyla vatten under skiktplåten.

 

[Rickard]

Jag räknar så här:

k * (t1-t2) / L = watt/m2

k = 0,2 för PP-plast
t1 = 21 °C
t2 = 5 °C
L = 0,002 (ca 2mm godstjocklek, snarare 1mm men jag räknar 2)

0,2 * (21-5) / 0,002 = 1600w/m2

12cm hög (från botten till mitten)
18cm diameter
Struntar i arean för botten så är det 0,12 * 0,18 * 3,14 = 0,067m2

0,067m2 * 1600 = 108w

Hade jag räknat 1mm godstjocklek och lagt till arean för botten så blir det 295w.

Det är alltså värmen som leder igenom plasten.

Du måste ju räkna med luftflöde också, det där är väl en teoretisk maxeffekt med oändligt stort luftflöde?
Energiinnehållet i 1 m3 luft är inte så stort, och sen kommer du ju att kyla rummet OM den skulle ge bra värmeöverföring.

Om jag nu inte är felunderrättad så är energiinnehållet i 1 m3 luft bara 0,000361kWh/grad*m3, vilket skulle innebära att 100 m3 luft som kyls 16 grader i en timme kan ge 570W till din värmepump.

[GDS-Jan]

Du måste ju räkna med luftflöde också, det där är väl en teoretisk maxeffekt med oändligt stort luftflöde?
Energiinnehållet i 1 m3 luft är inte så stort, och sen kommer du ju att kyla rummet OM den skulle ge bra värmeöverföring.

Om jag nu inte är felunderrättad så är energiinnehållet i 1 m3 luft bara 0,000361kWh/grad*m3, vilket skulle innebära att 100 m3 luft som kyls 16 grader i en timme kan ge 570W till din värmepump.

Nej, det är ju sant att stillastående luft runt burken får samma temp som innehållet och då är värmeöverföringen noll.

Att jag får kondens på burken visar att tempen på utsidan av burken är tillräckligt låg för att kondensera ut fukten i luften runt burken.

[GDS-Jan]

Kopplar man något på den slingan som förbrukar ett delta på 20 °C vid ett bestämt flöde så kommer fördelningen att se likadan ut på överdelen.

Men vad händer om delta över slingan är högre eller lägre?

Vad händer med tempfördelningen då i överdelen?
Och i den undre delen?

Den övre delen av tanken kan jag nog svara själv på.
Om delta över slingan är 0 °C så kommer hela överdelen att hålla samma temperatur efter ett tag.

Delta över slingan och tempfördelning i övre delen kommer att vara samma som delta på belastningen.

[GDS-Jan]

Om man tittar på mitt diagram så under den första minuten tar temperaturen ett rejält skutt från 7,6 till 13,6 °C, Det är en höjning på 6 °C
Sedan planar kurvan ut till ca 2,5 °C höjning per minut.

Varför 

Jag börjar mer och mer tro på att täppa till hålet i mitten även om deltaT över peltarna stiger.
Då får jag iallafall bättre COP i början på värmecyckeln.

[bopakoster]

Är inte anledninen till den högre verkan i början att tempen är lika på båda sidorna om peltarna?
När du har lägre derivata på kurvan så är du i en fas då tempskillnaden in och utsida är större och kanske ganska konstant eftersom kurvan är linjär

[GDS-Jan]

Jag skall prova täppa till hålet temporärt och se om det blir någon skillnad.

Kyleffekten blir åtminstonde högre även om deltaT ökar.

[Roland]

Jag räknar så här:

k * (t1-t2) / L = watt/m2

k = 0,2 för PP-plast
t1 = 21 °C
t2 = 5 °C
L = 0,002 (ca 2mm godstjocklek, snarare 1mm men jag räknar 2)

0,2 * (21-5) / 0,002 = 1600w/m2

12cm hög (från botten till mitten)
18cm diameter
Struntar i arean för botten så är det 0,12 * 0,18 * 3,14 = 0,067m2

0,067m2 * 1600 = 108w

Hade jag räknat 1mm godstjocklek och lagt till arean för botten så blir det 295w.

Det är alltså värmen som leder igenom plasten.

Den kalkylen stämmer inte med vetenskap och beprövad erfarenhet. Låt oss bortse från att medeltemperaturen i nedre delen av burken var 32 grader tidigare, vilket betyder att burken läcker värme mot omgivningen, utan jag räknar med de nya temperaturvärdena enligt ovan.

Värmeövergångstalet luft-burk har försummats, det kan man inte göra. Vid värmeförluster från rörledningar i värmesystem räknar man med 7-10 W/m2*K. Eftersom det är låg temperaturdifferens är det rimligt att räkna med 7, värmeöverföringstalet stiger med differensen.

Värmeövergångstalet för plastburken blir med 1 mm godstjocklek 0,2/0,001 = 200 W/m2*K.
 
Sammanlagda värmeövergångstalet blir alltså 7 W/m2*K eftersom i princip hela värmeöverföringsmotståndet ligger på luftsidan. Tillförd effekt blir 0,067 x 7 x 16 = 8 W.

Skall man vara noga skall överförd värme genom strålning läggas till:
(294⁴ - 278⁴) x 0,067 x 5,7X10^-8 = 6 W
Fel, strålningen ingår i kalkylen ovan eftersom de värmeövergångstalen avsåg totalt värmeläckage.

Så tillkommer lite grand värme genom botten, bordet var förmodligen avkylt när försöket började, men låt oss säga att allt tillsammans blir 20 lite mer än 10 W. Det skall jämföras med de 340 W som tillförs med peltarna. Påverkan på COP blir inte speciellt stor.

Edit: Rättat tankefel.