Jump to content

    
Baser

Конструкция теплоизоляции твердотельного термостата

Recommended Posts

Посоветуйте, как конструктивно лучше сделать термоизоляцию для небольшого лабораторного термостата на Пельтье.
Объем около 0.25 л. Диапазон температур около +10 ... +50'C.
Внутри алюминиевый корпус с полезной загрузкой, на нем Пельтье с радиатором и вентилятором.
Интересует где можно почитать/посмотреть, как лучше делать теплоизоляцию.
Нужен минимальный градиент по алюминию и удобство регулирования температуры.

з.ы. вопрос слегка не по профилю форума, но тут точно есть люди, кто знает ответы :smile:

Share this post


Link to post
Share on other sites

Эту тему я видел, это немного не то. Там все слеплено "из того, что было". На таком уровне мне все понятно.
Меня интересует вопрос многослойной термоизоляции с внутренними теплопроводящими экранами. Вот как это правильно делать, куда лучше эти экран(ы) подключать по теплу. Как правильней выбрать компромисс между степенью теплоизоляции и возможностью регулирования...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Для минимального градиента нужно несколько элементов пельтье. Ну и лучше изоляция, теплопроводимость алюминия адекватная требованиям задачи.

 

54 minutes ago, Baser said:

вопрос многослойной термоизоляции с внутренними теплопроводящими экранами

Что бы это могло значить? От чего защищают теплопроводящие экраны? Не от тепла же, раз тепроводящие.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, Baser сказал:

Эту тему я видел, это немного не то. Там все слеплено "из того, что было". На таком уровне мне все понятно.
Меня интересует вопрос многослойной термоизоляции с внутренними теплопроводящими экранами. Вот как это правильно делать, куда лучше эти экран(ы) подключать по теплу. Как правильней выбрать компромисс между степенью теплоизоляции и возможностью регулирования...

Вот честно, ничего не понял, что нужно. 

По хорошему вам нужен термос с изолированной (по теплу) крышкой. На крышке установлен Пельтье. Температура внутри термоса но нормативам должна выдерживаться в течении 2 часов, а так же с соблюдением скорости изменении ХХ градус/минута.

 За 2 часа стабилизации температуры у вас уже не будет никакого градиента.

Практически это реализуется пенопластовым ящиком с отверстием в которое вставлен модуль Пельтье, а так же кабельные вводы для подключения испытуемого устройства к питанию и интерфейсу (если надо).

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 минут назад, ikm сказал:

Вот честно, ничего не понял, что нужно.

Я вот тоже раньше думал, что чем лучше (толще) теплоизоляция, тем лучше. Хотя уже был отрицательный опыт, когда делал термостабилизацию "железки", которая уже была, и с хорошей изоляцией. Проблема была в регулировании: как только перегрел хоть на 0.2'С, остывания жди минуты.

Проблема в том, что нужно "как можно быстрее". 2 часа слишком много. Хочется уложиться в пол часа с выходом в зону +/-0.02'С (по датчику).

Мне дали в качестве "кошки" раздербанить прибор с похожим блоком. Так там применена противоположная концепция. Теплоизоляция очень слабая, но есть стальной экран вокруг, подключенный к радиатору. У меня вся электроника уже готова, поэтому я на этой "кошке" уже тренируюсь. И результаты интересные. Регулируется она отменно за счет больших теплопотерь.

Вот и хочется услышать мнение людей, знакомых с такими решениями.
з.ы. а конструктор у нас - конструктор-механик. А у меня хоть когда-то был курс "Тепломассообмена" :smile:

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 минут назад, Baser сказал:

как только перегрел хоть на 0.2'С, остывания жди минуты.

Ну тогда как минимум надо определиться с точностью, а то вы хотите и побыстрее, но чтобы не перегревать. 2 часа это указано в нормативах, типа средне потолочное исходя из объема камеры в которое влезает устройство оно должно 100% прогреться. Так же надо учитывать сколько выделяет тепла само устройство во включенном состоянии, так что мощность охладителя должна быть гораздо больше выделяемой устройством. Ну и при приближения порога, надо снижать скорость нагрева. 

Ну за пол часа объём 0,25л вы конечно нагреете. 

Скажу так, как разработчику, мне системы "с прокачкой" объема удобнее, так как у меня в основном пассивное охлаждение и мои поделки проходят успешно испытания, хотя там все по ГОСТ скорость потока не более 1м/с.  

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уже обсуждалось.  Датчик рядом с источником тепла (холода). 

Лучше использовать линейный усилитель для термоэлемента. ПИД-регулятор, после него регулятор тока термоэлемента. Для устранения колебаний и волн неплохо бы поставить наружный датчик температуры прямо на внешней поверхности элемента Пельтье. Учесть, что перенос тепла зависит линейно от тока. Скорость установления температуры внутри будет зависеть от температуропроводности. Для такой точности достаточно двух экранов - наружный и внутренний.

Странно, что у Вас охлаждение медленнее нагрева. Внутри должно быть холоднее или горячее? Температура должна стоять или двигаться?

Share this post


Link to post
Share on other sites
48 minutes ago, Tanya said:

Странно, что у Вас охлаждение медленнее нагрева

Совсем не странно, если вспомнить КПД элементов Пельтье. А вот "экраны" непонятно от чего - странно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Tanya сказал:

Странно, что у Вас охлаждение медленнее нагрева.

Не, не так, это я говорил про другую работу, про это можно забыть. Сейчас все примерно одинаково.

2 часа назад, Tanya сказал:

Внутри должно быть холоднее или горячее? Температура должна стоять или двигаться?

Термостат лабораторный. Уставка задается пользователем. Может быть как меньше, так и больше температуры окружающей среды. Нужно нагреть/охладить до уставки и дальше поддерживать на этом уровне.

2 часа назад, Tanya сказал:

Лучше использовать...

Контроль температур, управление и регулятор сделаны, работают, тут вопросов пока нет.

2 часа назад, Tanya сказал:

Для такой точности достаточно двух экранов - наружный и внутренний.

Вот это для меня самое интересное. Я про экраны ничего не знаю. Нет ли у вас ссылок, где можно про это почитать? Или может сами можете объяснить?
"наружный и внутренний экраны" - какую конструкцию вы имеете ввиду?
Какими экраны делают: "плавающими" в термоизоляции или прикручивают (теплозамыкают) на какую-нибудь поверхность с опорной температурой? По какому критерию выбирают толщины изоляции между экранами, внутри и снаружи: как можно больше или чтобы как-то компенсировать какие-то тепловые потоки? Тогда какие?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Минимальный градиент температуры даст жидкий теплоноситель в рубашке камеры. Можно посмотреть в сторону готовых систем жидкостного охлаждения процессоров. Один из самых лучших доступных теплоизоляторов - полая стеклянная гранула. Он насыпной.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Роль экранов становится понятной при рассмотрении численного решения задачи Дирихле для уравнения Лапласа методом Монте-карло. Экраны могут быть как пассивными, так и активными. Сообщите требуемый температурный диапазон.

У Вас есть средства доказывания точности, стабильности и т.д. ?

Термостаты выпускались и выпускаются в огромных количествах и с огромным разбросом цен. Вы ознакомились?

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 часов назад, dpss сказал:

Минимальный градиент температуры даст жидкий теплоноситель в рубашке камеры. Можно посмотреть в сторону готовых систем жидкостного охлаждения процессоров.

Это то конечно, только общая концепция уже определена - она твердотельная.

1 час назад, Tanya сказал:

Роль экранов становится понятной при рассмотрении численного решения задачи Дирихле для уравнения Лапласа методом Монте-карло.

Вот любите Вы издеваться над бедными прикладными разработчиками :pardon:

1 час назад, Tanya сказал:

Экраны могут быть как пассивными, так и активными.

Очень интересно! А есть какая-нибудь литература с практическими рекомендациями?

1 час назад, Tanya сказал:

Сообщите требуемый температурный диапазон.

В самом начале сообщал: Диапазон температур около +10 ... +50'C.

1 час назад, Tanya сказал:

У Вас есть средства доказывания точности, стабильности и т.д. ?

Термостаты выпускались и выпускаются в огромных количествах и с огромным разбросом цен. Вы ознакомились?

Работы сейчас ведутся типа НИОКРа. Что глобально хочется получить на выходе примерно известно. Какие нужны для этого внутренние параметры - неизвестно.
Поэтому изучается "мировой опыт". Но определенные конструктивные решения из этого "мирового опыта" кажутся спорными. Хочется разобраться.
На конкретном образце "мирового опыта" применен тепловой экран внутри теплоизоляции, закрепленный на внешнем радиаторе (Tamb).
Это дает отличную регулируемость температуры, но при этом большие градиенты по внутреннему алюминиевому боксу из-за слабой термоизоляции.
Хочется услышать мнения: а правильно ли так делать?

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 hours ago, Baser said:
10 hours ago, Tanya said:

Роль экранов становится понятной при рассмотрении численного решения задачи Дирихле для уравнения Лапласа методом Монте-карло.

Вот любите Вы издеваться над бедными прикладными разработчиками

Это называется просто издеваться. Вывалить бессмысленное сочетание умных слов, не имеющих прямого отношения к задаче. Типа юмор, наверно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 часов назад, rkit сказал:

Это называется просто издеваться. Вывалить бессмысленное сочетание умных слов, не имеющих прямого отношения к задаче. Типа юмор, наверно.

Извините, что пишу, не то, что Вам нравится. Тут любой может писать и даже ошибаться. И премодерации тут нет. И модератор тут я. И делаю Вам предупреждение за обсуждение действий (в данном случае - моих). Пока устное. Еще раз извиняюсь. Мода сейчас такая.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.