TERMOELECTRICIDAD PDF

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Author:Daran Takora
Country:Madagascar
Language:English (Spanish)
Genre:Politics
Published (Last):20 October 2017
Pages:314
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ISBN:851-3-96226-452-6
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We start recognizing the importance of the implementation of cleaner, more eco-friendly refrigeration systems, when needs are changing in modern societies in terms of optimization of the space smaller and quiter technology and generalized ecological concern. Then, we mentioned how did it went from Seebeck effect to Peltier effect. Also, the thermodynamics involved in terms of concepts from thermal machines theory, such as COP, thermal efficiency, and their relation with the electrical part of the phenomenon.

The comparision between various kind of cooling devices is useful to analize the role of new techologies as competition for older ones. Paralelo al rpido crecimiento poblacional mundial ha incrementado la necesidad de desarrollar nuevas La termoelectricidad es una rama de la fuentes de energa cuyas caractersticas les permitan termodinmica superpuesta a la electricidad, ser amigables con el medio ambiente sin perder sus el fenmeno ms conocido es el de cualidades prcticas y eficiencia tcnica.

La corriente generada puede aumentarse calentamiento global comparado con otras empleando semiconductores en lugar de tecnologas de enfriamiento que funcionan con metales, pudindose alcanzar una potencia de electricidad. Cuando se hace pasar una corriente por hacerlos inadecuados para ciertas tareas sensibles a un circuito compuesto de materiales distintos perturbaciones auditivas.

Se ha venido evidenciando cuyas uniones estn a la misma temperatura, una tendencia en la investigacin actual de se produce el efecto inverso. En este caso se implementar formas de tecnologa con menor absorbe calor de una unin y se desprende la impacto negativo en el medio ambiente; en nuestro otra, esto ltimo es el denominado efecto caso, el desarrollo de sistemas de enfriamiento Peltier, en honor al fsico francs Jean Peltier alternativos, donde destacan significativos avances quien lo descubri en [3].

Actualmente la refrigeracin termoelctrica es usada en medicina, La matriz L se denomina matriz de equipos cientficos y en otros artefactos donde es coeficientes fenomenolgicos. Considerando necesario un control de la temperatura de alta un sistema que obedece a las ecuaciones precisin; no obstante, su incorporacin en anteriores, cuando la intensidad elctrica elementos ms cotidianos, tales como aires tiende a cero, pero existe una diferencia de acondicionados de uso domstico, refrigeradores temperaturas, de 1 se concluye que portables, entre otros, an se ve fuertemente aparecer una fuerza electromotriz, dada por: obstaculizada por la predominancia de los sistemas de compresin de vapor tradicionales [4].

Se destacan ciertas caractersticas de este tipo de refrigeracin que lo ubican sobre la refrigeracin convencional, tales como, su tamao compacto, bajo A este fenmeno se le denomina efecto peso, ausencia de partes mecnicas removibles, Seebeck, donde el coeficiente mide la facilidad de cambio entre modo caliente y modo intensidad del efecto y se le llama potencia fro, por mencionar algunas de las ms termoelctrica del material coeficiente de sobresalientes [5].

El objetivo de este artculo es explicar el Ahora, si a travs de un sistema con funcionamiento de un sistema termoelctrico y capacidad termoelctrica circula una evaluar su aplicabilidad a partir de una corriente, debido al acoplamiento de flujos, caracterizacin general y la comparacin con aparecer una diferencia de temperaturas, es respecto a otros mtodos de refrigeracin.

Cuando se establece la corriente, la diferencia 2. Del efecto Seebeck al efecto Peltier flujo total de calor en el sistema se hace nulo. Sustituyendo esa condicin en las ecuaciones Cuando en un sistema termodinmico existen anteriores se encuentra una relacin lineal simultneamente un flujo trmico asociado a un entre la diferencia de temperaturas aplicada, cambio de temperatura y un flujo de carga y la intensidad que recorre el sistema es: elctrica asociado a una fuerza electromotriz.

Entonces, de la segunda ley de la termodinmica encontramos que un cambio infinitesimal de la entropa est dado por: Donde es el coeficiente de Peltier asociado al sistema [6].

Cuando se dan estas dos contribuciones conductividad trmica, etc. Y en la ausencia independientes a la entropa, debe existir una de un campo magntico, Onsager seal que relacin lineal entre los flujos y las distintas fuerzas. Ms an, el flujo de calor estar acoplado con el flujo de carga de tal forma que: 2. Clula Peltier y ecuaciones generales Un mdulo termoelctrico tpico est constituido por dos coberturas delgadas de material cermico conteniendo entre s un arreglo de bloques de tipo N y P de material semiconductor dopado p.

Los bloques tipo N tienen Siendo la temperatura del lado fro. Por un exceso de electrones mientras que los bloques otro lado, si se consideran las prdidas por tipo P tienen escasez de electrones. Cuando los electrones se mueven de P a N a travs de un conductor elctrico, saltan a un estado de mayor energa y absorben la energa de sus alrededores lado fro.

Lo opuesto sucede cuando se mueven de Donde R es la resistencia elctrica de la N a P, donde la cada a un estado de energa ms clula Peltier. La diferencia de temperaturas bajo causa una liberacin de energa a los entre ambas caras producir un efecto de alrededores lado caliente. Invirtiendo la polaridad conduccin trmica entre el lado caliente y el de la corriente, la direccin de la transferencia de lado fro, cuantificable como: calor cambia [2].

Donde representa la resistencia trmica entre el lado caliente y el lado fro. El flujo neto calorfico absorbido por el lado fro ser: Mientras que el calor cedido y que debe ser Figura 1. Estructura interna de una clula Peltier, disipado a travs del lado caliente ser igual donde se observan los elementos semiconductores a: dispuestos elctricamente en serie y trmicamente en paralelo [8], [9]. Son varios los efectos que acontecen dentro de una clula Peltier, pudindose enunciar los efectos Peltier, Thomson y Joule.

En un rango de temperaturas determinado se puede despreciar el Aplicando el primer principio de la flujo calorfico producido por la circulacin de la termodinmica, resultar que la potencia corriente elctrica con variacin de temperatura, suministrada ser la diferencia entre los esto es, el efecto Thomson.

Teniendo en cuenta lo flujos calorficos de disipacin de y de anterior, al aplicar una diferencia de potencial sobre absorcin, concluyendo que: [10] la clula, se producir una cesin de calor por unidad de tiempo en la cara caliente igual a: Donde es la temperatura del lado caliente. La potencia suministrada es luego convertida en dos V con conductividad elctrica ; fuentes de calor; el flujo calrico termoelctrico, 0 Adems, la al lado caliente debe ser disipado por un sumidero.

Este hecho se ilustra en la incrementar la potencia termoelctrica por Ecuacin 2 : a una potencia elctrica fija, la encima de un valor ptimo particular para un diferencia de temperatura es constante; material a granel. Sin embargo, materiales incrementando la temperatura del lado caliente, la termoelctricos ideales tendran una alta temperatura del lado fro se volver mayor. Eficiencia trmica creara una diferencia de potencial a travs de la muestra, y una baja conductividad trmica La eficiencia trmica de un dispositivo para mantener el gradiente de temperatura termoelctrico puede estar relacionada con la entre el lado caliente y el fro.

La mayora de llamada figura dimensional de mrito, ZT, la cual es materiales exhiben una correlacin entre directamente proporcional a la conductividad conductividad elctrica y trmica. Un elctrica y al coeficiente de Seebeck de los material que conduce bien la electricidad, materiales en la pareja termoelctrica e como el metal, tambin conduce bien el inversamente proporcional a la conductividad calor, y un material que funciona como trmica [2].

La historia de los termoelctricos puede ser caracterizada por el progreso en el incremento del ZT, como se muestra en la Donde, es la conductividad elctrica y K es la Figura 3.

Estos tres parmetros de Las mejoras en el rendimiento son el transporte dependen uno del otro como una funcin resultado, principalmente, de una reduccin de la concentracin de carrier, la estructura de en la conductividad trmica relacionada con banda, entre otros; como se ilustra en la Figura 2.

Figura 2. Maximizar ZT involucra un compromiso Figura 3. ZT para algunos materiales de la conductividad trmica K; graficada en el eje termoelctricos como funcin del ao [12]. Y de 0 10 W y el efecto Seebeck 0 En la Tabla 1.

En la actualidad, los mejores materiales termoelctricos tienen valores de ZT alrededor de 1. Tabla 1. Recopilacin de altos valores para la figura de mrito ZT en materiales termoelctricos, Figura 4. Representacin termodinmica de reportados en esta dcada. Comparacin termodinmica con otras La segunda ley de la eficiencia asociada a las tecnologas de refrigeracin irreversibilidades internas es calculada de: El COP de un sistema de refrigeracin real , est definido como el radio entre la capacidad de refrigeracin y el consumo de energa: Anlogamente para irreversibilidades externas: Por consiguiente, la segunda ley de la Para un refrigerador ideal, COP depende nicamente eficiencia total para el todo el sistema de de las temperaturas del ambiente externo, , e refrigeracin est dada por: interno, , como se indica en la Figura 4, siendo calculado como se indica: Adicionalmente, la tasa de generacin de entropa debida a prdidas termodinmicas en el dispositivo refrigerante puede ser calculada Si asumimos que el dispositivo de refrigeracin mediante el siguiente balance de entropa opera idealmente entre el extremo caliente y el fro, considerando las temperaturas de los y , respectivamente Ver Figura 4.

El nmero de generacin de entropa, , se calcula con la siguiente expresin: es el COP de un dispositivo refrigerante ideal operando con intercambiadores de calor reales, donde ii significa internamente ideal. Basados en las ecuaciones 3 , 4 y 5 se puede mostrar que el COP de un sistema refrigerador es el siguiente: En la ecuacin anterior, el trmino es una diferencia de temperatura equivalente que tiene en cuenta las irreversibilidades que toman lugar en el refrigerador p.

Debemos notar que tanto como ,y y ambos, y tienden a cero. En otras palabras, las diferencias de temperatura en los extremos caliente y fro de un refrigerador y el lmite interior de la tasa de generacin de entropa, causa una desviacin entre y su contraparte ideal, , reduciendo as la eficiencia del sistema.

Con base a la anterior metodologa de comparacin, se compar la termodinmica de tres tipos de refrigeradores portables: Peltier, Stirling y Compresin de vapor. La Figura 5 compara tres COP: el real, el internamente ideal y el ideal para los cuatro sistemas de refrigeracin bajo anlisis, para temperaturas de Figura 5. COP: a 21C. Se observa que, para una temperatura ambiente de 21C, el refrigerador termoelctrico mostr el COP ms bajo. A 32 C, las barras se encogen levemente para todos los sistemas excepto para el sistema termoelctrico, es decir, la influencia de la temperatura ambiente en el COP no tuvo significancia, ya que las temperaturas de ambos extremos, fro y caliente, variaron dramticamente.

Adems, debemos notar que el COP ideal Carnot del refrigerador termoelctrico fue aproximadamente el doble con respecto al de los dems sistemas porque este genera la menor diferencia de temperatura entre los alrededores caliente y fro. Figura 6. Eficiencia de segunda ley. Es de remarcar que una tecnologa antigua Sin embargo, puesto que la capacidad de con tan poca eficiencia y rendimiento, cobre refrigeracin del sistema termoelctrico fue el importancia en una poca atiborrada de retos menor por unidad de potencia de entrada, su y dificultades, sin embargo, la problemtica eficiencia termodinmica total fue la ms baja, lo ambiental y el auge tecnolgico nos van cual se puede observar en la Figura 6.

Este valor direccionando hacia la preferencia de significa que las irreversibilidades internas en el tecnologa como la que proporcionan los mdulo termoelctrico pueden ser muy altas. De dispositivos que funcionan por efecto Peltier, hecho, esto, combinado con el comparativamente solventando nuevas necesidades que tal vez gran valor de su COP internamente ideal confirma la los mtodos de refrigeracin ms necesidad del mejoramiento de las propiedades tradicionales no puedan responder.

Obolt, A. Kitanovski, J. Tuek, A. Electrocaloric refrigeration: refrigeracin por expansin indirecta termoelctrico Thermodynamics, state of the art and future y Stirling , sugiriendo que el incremento en el perspectives. International Journal of rendimiento de tecnologas emergentes de Refrigeration. Hermes, J. Barbosa Jr. Thermodynamic comparison of Peltier, Stirling, 3. Applied Energy. El uso del efecto Peltier como mtodo alternativo de refrigeracin no parece poder desplazar, en un [3] R.

Angeles, J. Estudio de las futuro cercano, la dominancia de otros medios de caractersticas de los sistemas termoelctricos y su aplicacin en refrigeracin. Teniendo en cuenta el rendimiento termodinmico, los dispositivos [4] D. Astrain, J. Vin, J.

Applied Thermal refrigeradores, de manera que se requieren Engineering. A review of no obstante, las aplicaciones en la vida cotidiana van thermoelectric cooling: Materials, modeling and en aumento conforme crece el inters en la adopcin applications.

Applied Thermal Engineering. Efecto termoelctrico. Bulusu, D. Review of electronic y ms preciso en el control de la temperatura. La transport models for thermoelectric materials.

Superlattices and Microstructures. Sandoval, E. Espinosa, J. Instituto Es necesario aumentar la figura de mrito ZT de los de Electrnica, Universidad Tecnolgica de la termoelctricos y la relacin de los intercambiadores Mixteca. Universidad Politcnica de Madrid. Modelado de una clula Peltier. Mannella, V. La Carrubba, V. Peltier cells as temperature control elements: Experimental characterization and modeling.

Elsheikha, D. Shnawaha, M.

DONALD KNUTH FASCICLE PDF

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DUNGEONS AND DRAGONS DRACONOMICON 3.5 PDF

¿Qué es y cómo estudiar el efecto Seebeck?

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