Actualmente estoy haciendo un pequeño experimento usando un Peltier para enfriar 250ml de agua. Mi objetivo es lograr el enfriamiento de 250 ml de 23 °C a 8 °C en menos de 20 minutos, lo que he hecho sujetando el Peltier a la parte inferior de una taza de aluminio y un gran disipador de calor enfriado por aire y un ventilador en el lado caliente del Peltier.
El Peltier consumía 4A a 6V El disipador de calor alcanzó los 31°C (promedio de arriba a abajo)
Ahora estoy mirando la teoría detrás de la eficiencia de la misma. He leído que (actualmente) los peltiers solo pueden lograr una eficiencia máxima del 15% para mí, lo que significa que por cada vatio de potencia obtienes 0,15 vatios de potencia de refrigeración, el resto se desperdicia en calor y trabajo. Cuando investigué cómo llegaron a esa cifra, surgió el coeficiente de rendimiento (COP). Tomé las cifras de mi experimento y apliqué la fórmula COP y obtuve alrededor de 0,47 COP, ya que COP es una proporción que significa que debería estar cerca del 50 % de eficiencia. Alguien me puede explicar esto por favor??
También me gustaría volver a ejecutar el experimento después de ajustar algunos valores para encontrar su rendimiento óptimo, pero primero necesito abordar el tema de la eficiencia.
No soy un experto en termodinámica pero creo que lo siguiente es razonable:
Cuando el calor fluye de A a B (temperatura y ) entonces, teóricamente, podría hacer trabajo: eficiencia dada por la relación de temperaturas.
Un Peltier es un motor térmico ineficiente que funciona en reversa (una bomba de calor), y pensé que la eficiencia es la relación entre el trabajo que necesitas hacer y el trabajo que hiciste para mover el calor.
Entonces, llevar agua de 23 a 8 C con un disipador de calor a 31 C significa trabajar contra una diferencia de temperatura promedio de 15.5 C. En principio, eso debería significar que puede mover alrededor de 300 julios mientras gasta solo 15 (20x). En realidad, el Peltier es como máximo un 15% "eficiente" y puede mover solo 45 julios por 15 julios gastados.
Ahora sus números. 250 ml se enfrían 15 grados, lo que requiere 15*250*4,2 ~ 15 kJ en 20 minutos (1200 segundos) o unos 13 W de potencia de enfriamiento. Una bomba de calor verdaderamente eficiente podría mover esa energía con 0,65 W. Una Peltier con un 15 % de eficiencia requeriría alrededor de 3 W para el trabajo. Está aplicando 24 W (4*6) al Peltier; esto es 8 veces menos que el más eficiente.
Lo cual parece razonable.
Eduardo
floris