Thermische Ernergie aus Temperaturunterschied berechnen?

[dekay]

Hi

ich habe hier ein TEG-Element das einen Temperaturunterschied in Strom umwandelt. Ich soll den wirkungsgrad bestimmen.

Am Ausgang ist das ganze kein Ding das macht LabView für mich. Nur der "Eingang" macht mir sorgen. Das Teil klebt bei mir an einer Heizung und ich habe zwei Temperatursensoren angebracht. Einmal die zum messen der Oberflächentemperatur auf der Heizung und einmal auf dem Element.

Wenn ich das mit dem Prinzip angehe und sage das die Energie aus der Heizung absorbiert wird und auf der anderen Seite wieder emittiert wird und das mit der Elektrischen Energie vergleiche dann komme ich auf über 60% Wirkungsgrad was viel zu viel ist. Der sollte irgendwo um die 10% liegen.

Jemand eine Idee wie ich auf die Energie komme?

 

[loopzone]

Ist der Messaufbau vorgegeben oder hast du ihn dir ausgedacht?

Ich habe gerade Schwierigkeiten damit, mir vorzustellen wie du die Temperatur am Peltier Element misst. Ich stelle mir es so vor, dass die Temperatur am ""Ausgang"" eigentlich erheblich höher ist als von dir bestimmt. Das würde bedeuten, dass die eingebrachte Energie auch höher ist, als von dir berechnet. Entsprechend sinkt der Wirkungsgrad des Elements.

Grüße

 

[dekay]

Den Messaufbau habe ich mir ausgedacht. Sind im Prinzip zwei NTCs die mit PVC-Tape angebracht sind.

 

[loopzone]

Ich würde meinen, dass das Messverfahren ungeeignet ist. Denn du vernachlässigst die Verlustwärme.

Hier hat jemand den Wirkungsgrad mit einer bestimmten Wassermenge bestimmt: Link Vielleicht hilft dir das.

 

[EDI]

Hey Dekay

Ich Brainstorme hier jetzt mal bissel (soweit das beim 3ten Bier noch machbar ist ^^). Also, wenn was sinnvolles für dich dabei ist, nutze es. Ansonsten, vergiss, was ich schreibe.

Ich hab mir deinen Link zu Wikipedia zum Prinzip der Wirkungsgrad-Berechung mal angeschaut. Da steht was von Wärme-Strahlung. Du hast es aber zwischen deiner Heizung und dem Peltier-Element mit Wärmeleitung zu tun. Soll heißen, das dort beschriebene Wärme-Strahlungs-Gesetz hat nix mit deinem Problem zu tun. Bei dir gehts ausschließlich um die Funktionsweise deines Peltier-Elements.

Dein Peltier-Element wandelt ne Temp.Differenz in nen Strom um (weisste selber). Umgekehrt kann man es darum auch so schön zum kühlen benutzen, wenn man es ordentlich bestromt ^^.

Was du brauchst ist die Temp.Differenz zwischen den beiden Platten deines Peltier-Elements und dann noch dessen Arbeitskennlinie. Die Temp.Diff haste schon. Die Arbeitskennlinie findest du in den Datenblättern. Die musst du also erstmal haben.

Hier mal ein Bsp. für die Arbeits-Kennline von nem Peltier-Element (S. 5):
http://www.quick-ohm.de/peltierelemente/download/Erlaeuterung-zu-Peltierelementen.pdf

Da steht bissel verklausuliert drinne, welcher Strom bei welcher Temp.Diff raus kommt. Hab ich mir jetzt aber nicht genauer angeschaut, also k.p. Musste selber nachrechnen. Aber jedenfalls ist das der richtige Ansatz, um dein Problem zu lösen. Du brauchst die konkreten Datenblätter von deinem Peltier-Element.

Allerdings, im Prinzip kannste dir auch einfach ne Mess-Schaltung mit nem bekannten Last-Widerstand aufbauen und dann einfach den Strom in Serie mit nem Multi-Meter messen, geht genauso. Oder du misst einfach die Spannung über den Widerstand. Der Last-Widerstand ist ja nur dazu da, dass du dein Peltier-Element nicht im Kurzschluss betreibst. Keine Ahnung, was in dem Fall passieren würde/könnte. Generell kann man aber sagen, dass nicht alle Quellen Kurschluss-Fest sind. So fancy Sachen wie Peltier-Elemente wahrscheinlich erstmal nicht ^^.
Jedenfalls, was du erstmal brauchst ist der Strom, den dein Peltier-Element bei ner gegebenen Temp.Diff liefert.

Allerdings, wenn ich jetzt weiter so drüber nachdenken ist dein Ansatz mit der Wärmestrahlung gar nicht so schlecht. Das hat zwar wie gesagt nix mit deinem Peltier-Element zu tun, abe du kannst das Bolzmann-Gesetz als Maßstab nutzen. Über die Arbeits-Kennlinie deines Peltier-Elements und der delta_Temp kannst du den Ausgangsstrom berechnen. Zusammen mit der Last dann die Leistung. Über die Zeit dann die Energie.

Das kannst du dann ins Verhältnis zur Energie bei Wärmestrahlung setzen, die bei der gleichen delta_Temp auftreten würde. Denn Wärmestrahlung ist so ziemlich das in-Effizienteste, was die Natur so zur Energie-Übertragung anbietet (Im Vergleich zur Wärmeleitung und zur Konvektion). Nur bei Wärmestrahlung bekommst du halt keinen Strom raus, darum doch das Peltier-Element.

Nur so ne Idee. Aber um ne Effizienz-Betrachtung zu machen brauchst du immer ne 100%-Marke. Und die fehlt dir sonst. Da würde ich halt die Energie bei Wärmestrahlung nehmen.


LG,
EDi