Biomonstaaars uppvärmning och kylning System (1 / 7 steg)

Steg 1: Välj en Peltier modul

Experimenterande är nödvändigt för att få en Peltier TEC som kommer att ge värmen och kyla förmåga önskas. En beskrivning av en Pelier baserad akvarium svalare förutsatt viss vägledning för våra experiment. Två typer av experiment drevs att fastställa vilken värmeförluster eller få från bioreaktor.
I båda experiment, bioreaktor var nästan helt fylld med destillerat vatten (till den sannolikt maximal drifthöjd) och en digital termometer användes för att mäta förändringar i vattentemperaturen över tiden. De två typerna av experiment är följande:
1) för att fastställa uppvärmning makt H & C systemet måste använda för att hålla temperaturen inne i reaktorn, registrera förändringar i temperaturen på vattnet i reaktorn med tiden när vattentemperaturen är några grader över rumstemperatur.
2) för att fastställa kyleffekt måste H & C systemet uppnå för att underhålla rekord temperaturförändringar i temperaturen på vattnet i reaktorn med tiden när vattentemperaturen är lika med den omgivande temperaturen och tillväxt lampor är på.
Dessa experiment får en uppfattning av hur mycket värme överförs, till eller från vattnet, i situationer som inträffar när reaktorn är i drift och temperaturen måste hållas konstant.
Värmeförlust, när vattnet i tanken är över den omgivande temperaturen och ljuset är avstängd, är ca 3.6W. Innan dessa experiment, var andelen värmeförlust modelleras, med empiriska ekvationer finns i värme överföring textböcker och online. Koppla in villkoren i vårt experiment i den matematiska modellen förutspått en värme förlust andelen 4W, som ligger nära experimental värdet av 3.6W! Dessa experiment hjälpte validera modellen, som används i tidigt skede av bioreaktor design.
Biomonstaaars prototyp bioreaktor är en photobioreactor som använder lampor för att ge tillväxt ljus för kulturer inne i reaktorn (e.g. – alger). Efter inställning-upp fyra 15" linjär lampor, att placera lamporna mot glas bioreaktor, equidistantly från varandra. Börjar med vatten inne i reaktorn, vid rumstemp, lyktorna var påslagen och ökat temperaturen i reaktorn spelades. Efter data för
samlades in två experiment, vattnet inne i reaktorn var fast besluten att ha fått ca 30W av värmeenergi på grund av lyktorna. Så, H & C systemet måste ge ca 30W av kyla när lamporna är på att hålla en konstant temperatur inne i reaktorn.
H & C systemet syftar inte bara till att hålla temperatur men även minska eller öka temperaturen till ett önskat börvärde i en rimlig tid. Med en Peltier baserat system, en bör utformats för kylning först, eftersom Peltier har mindre förmåga att kyla än värme. Utformningen bör tillåta en bioreaktor operatör att kyla interna innehållet i reaktorn till ett rimligt pris. För Biomonstaaars prototyp bioreaktor en minskning med 0,1 ° C/min eller 6° C/h riktades; baserat på maximalt mängden vatten som kommer att vara i reaktorn 100W av kyla makt blir nödvändigt. Således, den maximala mängden kyleffekt behövs (lampor på) är ungefärligt 130W. På samma sätt blir cirka 104W av uppvärmning krävs (lampor av) att öka temperaturen i samma takt. Finns det oundvikliga värmeförluster som minskar H & C systemet förmåga, overdesigning systemet är klokt. En Peltier som kan ungefär 200W för värmeöverföring bör därför lämplig för Biomonstaaars prototyp bioreaktor.
Hög effekt Peltiers bäst hittas genom online-leverantörer. Det finns flera Peltier leverantörer men väldigt få av leverantörerna hade dimension och effekt som krävs. Efter lite forskande valdes en 40x40mm Peltier TEC med en max värmeöverföring av 225W från Custom termoelektrisk . Peltier TEC moduler förlorar effektivitet när kör på spänning/ström större än den maximalt anges, eftersom den varma sidan blir för varmt och stör den kalla sidan, minskar den Peltier förmåga att överföra värme. Det är inte skadligt att köra Peltier med max spänning/aktuella anges, men hellre Peltier kommer inte att vara effektiv (tack vare Andy från Custom termoelektrisk för hans vägledning). Att ha en bra kylare, får låt oss nära max spänning. Peltier modulen körs bäst på 80% eller under den maximala spänning/strömmen. Värmeöverföringen ökar inte mycket över 80% effekt, vilket kan ses i Peltier specifikationer. Peltier vid 80% effekt, under ideala förhållanden, bör ge 180W. Slutändan villkor är inte idealiska jämfört med tillverkar specifikation och systemet måste H & C system måste testas. Den ovanstående metoden gav dock god vägledning i att välja en Peltier som bör ge Biomonstaaars prototyp bioreaktor temperaturkontroll.