Каким способом охлаждать ёмкость 500 мл воды до 6 градусов?

Question

[akdes]

Привет всем,
есть необходимость охлаждать ёмкость до 500мл воды до 6 градусов.

Подскажите есть ли реальные, не ёмкие и дешёвые альтернативы Пельтье, и если нет, на сколько это вообще реально?

Доп. Вопрос: может встречали схемы реализации охлаждения ванночки/бокса воды?

В данном случае речь идёт о распылителе(ультразвук) заранее охлажденной воды.

Спасибо

Comments

[akdes]

wulfdog и Вам не хворать.

Я не говорил, что мне Пельтье дорогой, это на данный момент единственное, что я могу попробовать. Однако на сколько я знаю, чтобы получить 6 градусов на поверхности, нужно поглотить 76 градусов с другой стороны - это в идеале и теории. Далее охлаждение нужно передать с минимум потерь к воде.

Так вот, исходя из возможных проблем с Пельтье, решил поинтересоваться, что люди подскажут.

Вдруг имеется элементарный способ о котором я не знаю.

Конечно же, агрегат в кубический метр под полулитровой ванночкой будет как минимум странно смотреться. А в общем, других критерий пока нет.

[Виктор]

Пельтье обеспечивает не температуру, а разность температур на своих сторонах. Я пробовал сляпать холодильник на пельтье, и из своего опыта могу сказать, что там можно получить разность температур 10...12 градусов на один элемент. Если повысить эффективность и убрать потери везде, где можно (т.е. термопаста на большой обдуваемый радиатор и толстый слой пены со всех сторон, в т.ч. и с крышки), то 15 градусов максимум. Боюсь, что в вашем случае надо делать 2-каскадный пельтье, и тогда эффективность будет вот как у вас написано, т.е. очень низкая.
Остальные варианты люди уже перечислили.

[lonelymyp]

Чем пельтье не устраивает?
Недорогой и простой способ.
Нужен пельтье, ненужный компьютерный блок питания и компьютерный кулер ватт на 120.
вот для примера https://www.aliexpress.com/item/32958687106.html

Главное не забыть про схему управления, ато замёрзнёт.

[akdes]

lonelymyp, устраивает, спасибо за комментарий.
Просто не хотел исключать другие возможные решения.

[lonelymyp]

Кстати, стоит иметь в виду что УЗ излучатели могут нагреваться во время работы, особенно мощные.

[h8nor]

У элементов Пельтье низкое КПД.

[akdes]

Дѣаволъ, у человека тоже.
Какие альтернативы, соизмеримые с ценой, формфактором и простотой? Роботы ещё не способны заменить человека.
Пока реальной альтернативы мне не предложили, кроме как холодильник разобрать...

[h8nor]

akdes, в современных холодильниках можно выставить 5 или 6 градусов. Пол литра воды при нормальных начальных условиях охладится за 2,5 часа. Формула: https://www.rsdn.org/forum/life/4819791
Накинь 0,5 часа на тару, которую тоже нужно охлаждать.

[Ezhyg]

Дѣаволъ, а поллитра горячей воды и в "морозильнике" с температурой -5 -15 -20 - быстрее.

[h8nor]

Ezhyg, разумеется ;) У автора там ультразвук какой-то прикручен.

[Ezhyg]

Дѣаволъ, ну да, ультразвуковой излучатель, обычная штукуёвина в увлажнителях же

Answer 1

[Дмитрий]

Прикольная формулировка: "охлаждать емкость 500 мл до 6 градусов".
1. С какой начальной температуры?
2. За какой срок?
3. Каковы условия окружающей среды и как эта вода от нее изолирована?
4. Как долго этот агрегат должен непрерывно проработать?
Насыпьте граничных условий, короче.
Чтобы было понятно: для того, чтобы охладить 0,5 кг воды с 26 до 6 градусов, у нее нужно отобрать 42000 Дж энергии. Если делать это за секунду, то потребуется промышленная охлаждающая установка, если за час - хватит 3-4 78 ваттных пельтьешек.

Comments

[akdes]

Спасибо за правильные вопросы.

1. Речь идёт о комнатном использовании, соответственно 20-30 градусов по Цельсию. Вода изначально температурой слегка ниже, ибо либо из под крана или канистры (дестилированная).
2. Срок не самый главный фактор, т.к. "системная" температура будет наблюдаться и при необходимости (t>6°) будет запускаться охладительных процесс.

3. Изоляция средняя, ибо доливать воду должно быть удобно, соответственно реальные преграды до ёмкости не очень изолированы, может только корпусом, но без резинок...

4. Устройство будет работать непрерывно и оповещать при отсутствии воды. Соответственно в идеальном случае нонстоп.. проверка температуры думаю сделать раз в 5-10 минут, т.е. паузы охлаждения будут, паузы распыления тоже.

[Дмитрий]

Тогда не понимаю зачем вам вообще альтернатива пельтьешкам. Берем:
1. 5 штук 12706 элементов (500 р)
2. б/у АТХ блок питания на 350-400 Вт (500 р)
3. большой алюминиевый радиатор (300 р)
4. 2-3 60ых куллера (ну, пусть еще 200 р).
При конечной температуре радиатора в 50 град. и температуре холодной части 0 град. будет отжираться приблизительно 230 Вт тепла. 42000 Дж / 230 Вт = 183 с.
Потери, низкая эффективность до прогрева радиатора, жуки-пуки - пусть 10% реальная эффективность.
За полчаса охладит.
1500 р удовольствие. Куда еще дешевле?

Answer 2

[digger3d]

Если речь о распылителе, то тогда не нужно охлаждать _ВСЮ_ воду сразу. ЕЕ потом ведь еще и хранить охлаждённой придется. Проще посчитать Пельтье с тонкой медной трубкой - теплообменником.
Вводных мало. За какое время 500 мл распыляются?
Удельная теплоемкость воды - 4,2 кДж/(кг °С).. .
При температуре 20 градусов Цельсия и нормальном атмосферном давлении удельная теплоемкость воды равна 4183 Дж/(кг·град).
4183 (Дж/л)/°С = 1.167 Вт*час/л/ °С.
эту энергию дожен отобрать холодильник за время распыления для понижения температуры на 1 градус.
Если использовать элемент Пельтье, то его тепловой сброс должен эффективно сбрасывать в 2 раза большую мощность. Проблема возникнет с замерзанием, нужна автоматика, отключающая холодильник, когда температура спускается ниже заданной.
Предположим, что за 1 час распыляется 500мл, тогда при ~20 градусной разнице температур потребуется отобрать у воды 20*2091.5 Дж, что даёт эффективную тепловую мощность примерно в 12 Ватт. Примем эффективность элемента Пельтье за 50%, тогда расходуемая электрическая мощность будет примено 24 Ватта, и радиатор элемента Пельтье тоже лучше охлаждать радиатором, сбрасывающим тепло с запасом.

Comments

[akdes]

спасибо за подробную информацию!
Проблемы с заморозкой не будет, т.к. все эти плюшки будут под наблюдением микроконтроллера.
Охлаждать нужно не только для распыления, т.к. распылитель будет включатся только для увлажнении, в остальное время, холодная вода будет далее использоватся для других целей. Но не смотря на это, я попробую сделать две камеры с водой, что-бы не охлаждать всю ёмкость постоянно. Спасибо.

Answer 3

[akdes]

такс, в общем, спасибо огромное всем за ответы.
Вот информация, на случай кому то будет интересно:
на данный момент, есть один элемент пельтье 12706, дешёвый кулер для CPU (но не самый плохой), блок для охлаждения воды (алюминий), пару трубок и мини насос.
Если налить воды только в блок и охлаждать его, получаю -4 градуса.

Т.к. нормальной платформы и корпуса на данный момент нет, собирается это очень "просто", при этом обе трубки
от блока пулучаются по 50см.
И в такой ситуации, охлаждается примерно 100 мл до 9 градусов. Результат не самый плохой, с учётом отстутвия пенопласта, длины трубок и насоса, который греется.
Предстоит попробовать/сделать: пластиковая ванночка, с алюминивым проводником на дне, к которому с наружи будет прикручиватся пельтье, без насоса, блока и трубок - думаю получу необходимый эффект.

Что касается ёмкости, будет барьер и резервуар (не охлаждаемый), который позволит иметь не более 100мл(может даже меньше сделаю) в системе для охлаждения.

Answer 4

[Александр]

Кто мешает сделать мини холодильник - цикл карно вроде не такая сложная штука. Сжимаете компрессором - выделяется тепло - охлаждаете сжатое - жтатое расширяется - поглощается тепло.

Comments

[akdes]

Спасибо за ответ и идею - проинформировался...

Порог реализации на данном этапе для меня сложноватый. Но как альтернатива - вполне может быть!

Answer 5

[rPman]

Речь конечно же о 6 градусах цельсия а не кельвина?

Сколхозте из обычного холодильника (купите за 4т.р. самый маленький и разберите либо найдите бу), придется немного повозекаться с регулятором температуры

Answer 6

[xmoonlight]

Говорят, что нужно включить "холодный свет"... и... нагреть объект(=охладить в итоге).
Но что это такое - я не в курсе!)))