ペルチェおよびゼーベック効果の熱実験装置 教訓的な装置

TD1008 ペルティエおよびゼーベック効果の熱実験装置の教訓的な装置


ペルチェ効果とゼーベック効果
より小型で携帯性に優れた電動機器の必要性が高まっているため、メンテナンスが少なく、小型で携帯性に優れた冷却装置が必要になっています。 このニーズを満たすために、メーカーは現在、コンピューター、ポータブル冷蔵庫、およびクールボックスに固体熱電デバイスを使用しています。
ペルチェ効果とゼーベック効果のデモンストレーターは、これらのデバイスの 1 つがどのように機能するかを示し、2 つのモードから選択して接続したときのパフォーマンスをテストします。
• ゼーベック モードで使用される場合の発電のための熱から電気 – 熱電発電によく使用され、「TEG」という頭字語が与えられます。
• ペルチェ モードで使用すると、電動ヒート ポンプとして使用できます。 熱電冷却でよく使用され、頭字語「TEC」が付けられます。
その後、生徒は両方のモードでその性能を分析し、成績係数 (COP) やエネルギー バランスなどのいくつかの要因を分析する方法を学びます。
ゼーベック試験では、装置は外部の冷水源と可変電力電気ヒーターを使用して、装置全体に温度差を生じさせます。 次に、デバイスはこれを電位差 (電圧) に変換します。 スイッチにより、電気負荷の有無にかかわらずテストが可能です。 負荷により、生成された電力が流れ、適用された温度勾配の範囲で測定されます。

ペルチェ試験では電気ヒーターも使用しますが、小型の貯水タンクとウォーターポンプを使用して、安定した定流量給水を実現します。 可変電圧供給は、デバイスへの電力を制御します。 校正された容器により、学生は固定水流を正確に測定し、デバイスの「冷たい」側で汲み上げられる熱を計算できます。 これにより、温度勾配と電力入力の範囲にわたってデバイスの性能を評価できます。
手動バルブにより、ユーザーはパイプを再接続することなく水源を変更できます。 学生は実験を行うために道具を必要としません。
熱電対は、デバイスの表面近く、および水回路の入口と出口で温度を測定します。 鮮明なマルチライン デジタル ディスプレイには、電圧、電流、電力など、デバイス周辺のすべての温度と電気測定値が表示されます。
機器のコントロール パネルには、デバイスの概略図が含まれています。 透明なガードがデバイスをカバーします。 これらにより、学生はデバイスの構造を理解し、単純な冷却のデモンストレーションで「霜」の形成を確認できます (地域の条件によって決定されます)。
コンピューターが接続されているかどうかにかかわらず、テストを実行できます。 ただし、結果を簡単に記録できる迅速なテストのために、オプションの Versatile Data Acquisition System (VDAS®) を提供できます。 これにより、コンピュータ上ですべての重要な読み取り値の正確なリアルタイム データのキャプチャ、監視と表示、計算とグラフ化が可能になります。
学習成果

• ゼーベック係数と熱電発電機 (TEG) の性能
• ペルチェ ヒート ポンプ テストと熱電冷却器 (TEC) の性能
•成績係数（COP）とエネルギー収支
• メーカーのデータ、理論上の性能、実験結果の比較
•レンツ効果とトムソン効果の観察
• 簡単な冷却のデモンストレーション (地域の条件によって決定)