Chłodnictwo i Kriogenika 

Laboratorium 

 

 

 

 
 
 

Chłodziarka termoelektryczna 

 
 
 
 

Łukasz Majchrzak 

Mateusz Szymczak 

Paweł Wojcieszak 

 
 

Data wykonania ćwiczenia 

25.10.2011 

 

Data oddania sprawozdania 

08.11.2011 

 
 
 

1.

 

Cel ćwiczenia   

 

Celem  tego  ćwiczenia  jest  zapoznanie  się  z  urządzeniem 

chłodniczym,  które  wykorzystuje  efekt  termoelektryczny.  Zadaniem  w 
tym ćwiczeniu jest wyznaczenie efektywności chłodniczej tej chłodziarki 
 

2.

 

Przebieg ćwiczenia 

 

Badanym  urządzeniem  była  chłodziarka  termoelektryczna.  Po 

włączeniu  chłodziarki  została  zmierzona  prędkość,  z  jaką  powietrze 
wylatywało  z  zabudowanego  gorącego  radiatora.  Pomiar  ten  został 
wykonany  za  pomocą  anemometru.  Pomiary  prędkości  zostały 
powtórzone kilkukrotnie, żeby nie popełnić zbyt dużego błędu. Aby móc 
obliczyć  strumień  objętości  powietrza  opływającego  ten  radiator 
potrzebne  było  wyznaczenie  pola  powierzchni  przekroju  wylotowego 
tego  wymiennika  ciepła.  Następnie  po  upływie  pewnego  czasu,  podczas 
którego  ustaliła  się  temperatura  wewnątrz  chłodziarki,  odczytano 

temperatury powietrza przed i za radiatorami, jak i temperaturę samych 
radiatorów. 

Te 

pomiary 

zostały 

wykonane 

przy 

pomocy 

termoelementów.  Później  został  podłączony  watomierz,  dzięki  któremu 
odczytano  moc  elektryczną  pobieraną  przez  chłodziarkę.  Pomiar  ten 
musiał  zostać  wykonany  na  samym  końcu,  ponieważ  działanie 
watomierza powodowało fałszowanie wyników pomiaru temperatury. 
 

3.

 

Dane pomiarowe 
 

 

Tab. 1. Wyniki pomiaru temperatur po ustaleniu się temperatur 

Lp. 

t 

Opis 

- 

°C 

- 

1 

21 

Powietrze na wlocie do radiatora gorącego 

2 

36 

Radiator gorący 

3 

28 

Powietrze na wylocie z radiatora gorącego 

4 

15 

Powietrze na wlocie do radiatora zimnego 

5 

11 

Radiator zimny 

6 

15 

Powietrze na wylocie z radiatora zimnego 

 
 
 

 

Tab. 2. Wyniki pomiarów prędkości wypływającego powietrza, wymiarów przekroju 

 

wylotowego z radiatora i mocy chłodziarki 

Lp. 

w 

a (Szerokość) 

b (Wysokość) 

N 

- 

m/s 

mm 

mm 

W 

1 

1,75 

 

55 

 

125 

 

52 

2 

1,83 

3 

1,81 

4 

1,86 

 
 

4.

 

Obliczenia 
 

Pole przekroju wylotowego z radiatora gorącego 

 

ܣ = 2 ∗ ܽ ∗ ܾ = 2 ∗ 0,055 ∗ 0,125 = 0,014 ݉

ଶ

 

 

Wymiary radiatora zostały pomnożone przez 2, ponieważ posiada on dwa 

wyloty powietrza 

 

Prędkość średnia 

 

ݓ

ś௥

=

ݓ

ଶ

+

ݓ

ଷ

+

ݓ

ସ

3

=

1,83 + 1,81 + 1,86

3

= 1,83 

݉

ݏ

 

 

Pierwszy pomiar prędkości został odrzucony, ponieważ zanadto odbiegał od 

pozostałych, co mogło spowodować zafałszowanie wyników 

 

Strumień objętości powietrza przepływającego przez radiator gorący 

 

ܸሶ = ݓ

ś௥

∗

ܣ = 1,83 ∗ 0,014 = 0,025 

݉

ଷ

ݏ

 

 

Strumień ciepła oddawanego przez radiator gorący do przepływającego 

przez ten radiator powietrza 

 

ܳሶ

௚

=

݉ሶ ∗ ܿ

௣

∗ ∆

ݐ = ܸሶ ∗ ߩ ∗ ܿ

௣

∗

ሺݐ

ଷ

−

ݐ

ଵ

ሻ

= 0,025 ∗ 1,2 ∗ 1005 ∗

ሺ28 − 21ሻ = 211 

ܬ

ݏ

= 211 

ܹ 

 

Do tych obliczeń została przyjęta gęstość powietrza w warunkach 

normalnych, natomiast ciepło właściwe zostało odczytane z tablic 

 

Strumień ciepła pobieranego przez radiator zimny z wnętrza chłodziarki 

 

ܳሶ

଴

=

ܳሶ

௚

−

ܰ = 211 − 52 = 159 ܹ 

 

Efektywność chłodnicza chłodziarki termoelektrycznej 

 

ߝ =

ܳሶ

଴

ܰ

=

159

52

= 3,05

 

 
 

5.

 

Wnioski 
 

Efektywność  chłodziarki  termoelektrycznej  w  literaturze  ma  wartość 

poniżej  jedności.  Natomiast  wynik  powyższych  obliczeń  jest  wyższy.  Jest  to 
prawdopodobnie spowodowane błędną metodą obliczeniową.  
 

Głównymi zaletami termoelektrycznych urządzeń chłodniczych są: 

-brak  części  ruchomych,  dzięki  czemu  są  urządzeniami  praktycznie 
bezawaryjnymi 
-bardzo małe gabaryty w porównaniu z innymi urządzeniami chłodniczymi 

-brak czynnika chłodniczego 
-możliwość  szeregowego  łączenia  ogniw  w  stosy,  przez  co  można  uzyskać 
temperatury niższe niż np. w chłodziarkach sprężarkowych 
-możliwość  zmiany  trybu  pracy  z  chłodniczego  na  grzejny,  trzeba  tylko 
zmienić bieguny prądu na zaciskach zasilających urządzenie 
 

Wadami tych urządzeń są: 

-niska efektywność chłodnicza w porównaniu do innych urządzeń  
-potrzeba zasilania prądem stałym 
-używanie  tych  urządzeń  do  otrzymywania  dużych  mocy  chłodniczych  jest 
nieekonomiczne 
 

Te  wady  i  zalety  zdeterminowały    miejsca  zastosowań  tych  urządzeń 

chłodniczych.  Są  one  stosowane  m.  in.  do  chłodzenia  procesorów,  kamer 
termowizyjnych,  żywności  w  lodówkach  turystycznych.  Współcześnie,  aby 
zwiększyć  efektywność  tych  urządzeń  poszukiwane  są  jak  najlepsze 
materiały  półprzewodnikowe.  Możliwe  jest  także  zastosowanie  większych 
prądów, jednak to pociąga za sobą zwiększenie ich gabarytów.