Este trabalho apresenta o desenvolvimento do protótipo em escala reduzida de um sistema de refrigeração de ambientes baseado no efeito Peltier, para aplicação análoga aos condicionadores de ar comercializados atualmente, utilizando módulos termoelétricos. A pesquisa é motivada pela possibilidade de concepção de um equipamento de refrigeração para obtenção de conforto térmico, sem algumas desvantagens dos condicionadores de ar comerciais como por exemplo a vibração, ruído além das grandes dimensões como na atualidade pode ser visto. Através da pesquisa exploratório busca-se detalhar o fenômeno térmico conhecido como efeito Peltier, suas características, materiais além da revisão do estado da arte afim de encontrar estudos correlatos a proposta apresentada. Apresentam-se as etapas e detalha-se o desenvolvimento do protótipo compreendendo a parte mecânica, elétrica e térmica. Em um segundo momento, o protótipo desenvolvido é submetido a testes de validação que demonstram a real funcionalidade conforme previsto, porém, com baixo rendimento em comparação aos equipamentos existentes de refrigeração. Realiza-se ainda, uma análise comparativa por extrapolação entre o protótipo desenvolvido e condicionadores de ar comercializados permitindo a avaliação de possibilidade e implementação em escala real de aplicação. Conclui-se sugerindo melhorias e novos estudos para otimização e ajustes nas dinâmicas térmicas podem obter um produto tecnicamente viável e comercialmente apropriado. / This work describes the development of a prototype for a cooling system for environments with base on the Peltier effect, for application analogous to air conditioners currently marketed, using thermoelectric modules. The search is motivated by the possibility of conception of a cooling device to obtain a thermal comfort without some disadvantages of commercial air conditioners such as vibration, noise beyond large as can be seen today. Through exploratory research seeks to detail the thermal phenomenon known as the Peltier effect, their characteristics, materials beyond the state of the art review in order to find related studies the proposal. Presents the steps and prototype development details related the mechanics part, electrical and thermal. In a second moment, the prototype is submitted to validation tests that demonstrate the functioning as planned however, with low performance compared with commercial refrigeration equipment. It presents also a comparative analysis through extrapolation between the prototype and air conditioners commercialized allowing the evaluation of possibility and implementation in full-scale application. It concluded that the proposed improvements and new studies for optimization and adjustments in the thermal dynamics can obtain a product technically viable and commercially appropriate.

Thesis (Master Diploma (Electrical Engineering))--Cape Technikon, Cape Town,1996 / In order to design a coolerbox, utilising Thermo-electric technology as a heat pump, it was necessary to determine if this type of technology would be suitable for a coolerbox heat pump application. A detailed TEC (Thermo Electric Cooler) sizing estimation was done, using formulas supplied by the manufacturer, and using thermo-electric themy formulas to calculate the absolute theoretical performance parameters for a suitable TEe The correct heat pumping capability is important since.it is possible to obtain TEes with different input currents, voltages and heat pumping capabilities. Using the TEC as a heat pump, it was decided to use water cooling due to the extremely high cost of a suitable air cooled heatsink. It should be noted that to cool the hot side of theTEe a vel}' efficient heat exchanger should be used. A simulator was constructed to simulate, under variable operating temperatures and input powers, the cooling capacity of the TEC heat exchanger. The cooling characteristics were then used to determine if the theol}' and manufacturers claims correspond with the cooling characteristics of the coolerbox. It might be possible that the performance of the TEC would be drastically influenced, since installation con~itions may not be ideal when installed; and, that the manufacturers performance claims are done when the TEC is operated under ideal conditions. This would ensure optimum results because, should an under sized TEC be used, the result would be poor cooling characteristics; or, if the TEC is over sized, the coolerbox would consume too much power, resulting in an inefficient system.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento do protótipo em escala reduzida de um sistema de refrigeração de ambientes baseado no efeito Peltier, para aplicação análoga aos condicionadores de ar comercializados atualmente, utilizando módulos termoelétricos. A pesquisa é motivada pela possibilidade de concepção de um equipamento de refrigeração para obtenção de conforto térmico, sem algumas desvantagens dos condicionadores de ar comerciais como por exemplo a vibração, ruído além das grandes dimensões como na atualidade pode ser visto. Através da pesquisa exploratório busca-se detalhar o fenômeno térmico conhecido como efeito Peltier, suas características, materiais além da revisão do estado da arte afim de encontrar estudos correlatos a proposta apresentada. Apresentam-se as etapas e detalha-se o desenvolvimento do protótipo compreendendo a parte mecânica, elétrica e térmica. Em um segundo momento, o protótipo desenvolvido é submetido a testes de validação que demonstram a real funcionalidade conforme previsto, porém, com baixo rendimento em comparação aos equipamentos existentes de refrigeração. Realiza-se ainda, uma análise comparativa por extrapolação entre o protótipo desenvolvido e condicionadores de ar comercializados permitindo a avaliação de possibilidade e implementação em escala real de aplicação. Conclui-se sugerindo melhorias e novos estudos para otimização e ajustes nas dinâmicas térmicas podem obter um produto tecnicamente viável e comercialmente apropriado. / This work describes the development of a prototype for a cooling system for environments with base on the Peltier effect, for application analogous to air conditioners currently marketed, using thermoelectric modules. The search is motivated by the possibility of conception of a cooling device to obtain a thermal comfort without some disadvantages of commercial air conditioners such as vibration, noise beyond large as can be seen today. Through exploratory research seeks to detail the thermal phenomenon known as the Peltier effect, their characteristics, materials beyond the state of the art review in order to find related studies the proposal. Presents the steps and prototype development details related the mechanics part, electrical and thermal. In a second moment, the prototype is submitted to validation tests that demonstrate the functioning as planned however, with low performance compared with commercial refrigeration equipment. It presents also a comparative analysis through extrapolation between the prototype and air conditioners commercialized allowing the evaluation of possibility and implementation in full-scale application. It concluded that the proposed improvements and new studies for optimization and adjustments in the thermal dynamics can obtain a product technically viable and commercially appropriate.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento do protótipo em escala reduzida de um sistema de refrigeração de ambientes baseado no efeito Peltier, para aplicação análoga aos condicionadores de ar comercializados atualmente, utilizando módulos termoelétricos. A pesquisa é motivada pela possibilidade de concepção de um equipamento de refrigeração para obtenção de conforto térmico, sem algumas desvantagens dos condicionadores de ar comerciais como por exemplo a vibração, ruído além das grandes dimensões como na atualidade pode ser visto. Através da pesquisa exploratório busca-se detalhar o fenômeno térmico conhecido como efeito Peltier, suas características, materiais além da revisão do estado da arte afim de encontrar estudos correlatos a proposta apresentada. Apresentam-se as etapas e detalha-se o desenvolvimento do protótipo compreendendo a parte mecânica, elétrica e térmica. Em um segundo momento, o protótipo desenvolvido é submetido a testes de validação que demonstram a real funcionalidade conforme previsto, porém, com baixo rendimento em comparação aos equipamentos existentes de refrigeração. Realiza-se ainda, uma análise comparativa por extrapolação entre o protótipo desenvolvido e condicionadores de ar comercializados permitindo a avaliação de possibilidade e implementação em escala real de aplicação. Conclui-se sugerindo melhorias e novos estudos para otimização e ajustes nas dinâmicas térmicas podem obter um produto tecnicamente viável e comercialmente apropriado. / This work describes the development of a prototype for a cooling system for environments with base on the Peltier effect, for application analogous to air conditioners currently marketed, using thermoelectric modules. The search is motivated by the possibility of conception of a cooling device to obtain a thermal comfort without some disadvantages of commercial air conditioners such as vibration, noise beyond large as can be seen today. Through exploratory research seeks to detail the thermal phenomenon known as the Peltier effect, their characteristics, materials beyond the state of the art review in order to find related studies the proposal. Presents the steps and prototype development details related the mechanics part, electrical and thermal. In a second moment, the prototype is submitted to validation tests that demonstrate the functioning as planned however, with low performance compared with commercial refrigeration equipment. It presents also a comparative analysis through extrapolation between the prototype and air conditioners commercialized allowing the evaluation of possibility and implementation in full-scale application. It concluded that the proposed improvements and new studies for optimization and adjustments in the thermal dynamics can obtain a product technically viable and commercially appropriate.

With technology scaling, the amount of transistors on a single chip doubles itself every 18 months giving rise to increased power density levels. This has directly lead to a rapid increase of thermal induced issues on a chip and effective methodologies of removing the heat from the system has become the order of the day. Thermoelectric (TE) devices have shown promise for on-demand cooling of ICs. However, the additional energy required for cooling remains a challenge for the successful deployment of these devices. This thesis presents a closed loop control system that dynamically switches a TE module between Peltier and Seebeck modes depending on chip temperature. The autonomous system harvests energy during regular operation and uses the harvested energy to cool during high power operation. The system is demonstrated using a commercial thin-film TE device, an integrated boost regulator and few off chip components. The feasibility of the integration of the TEM and the automated mode switching within the microprocessor package is also evaluated. With continuous usage of thermoelectric modules, it starts to degrade over time due to thermal and mechanical induced stress which in turn reduces the cooling performance over time. Impact of thermal cycling on thermoelectric cooling performance over time is evaluated using the developed full chip package model.

An isothermal calorimeter controlled by the Peltier effect has been designed and constructed in order to investigate reaction rates in solventwater mixtures. Because a thermal method was used a constant temperature environment was essential and this was achieved by using a water bath controlled to + 0.0010C. This callorinieter has been used to study the alkaline hydrolysis of methyl acetate in dimethylsulphoxide, and tetrahydrofuran - water mixtures at 15, 25 and 35 [degrees]C. The results of other investigations on similar reactions have been reviewed and an attempt has been made to correlate the electrostatic theories of Laidler and Eyring, and Amis and jaffe with these results. Finally, because it appears that specific solvent interactions play a major part in the reaction rates the role of water in the reaction mechanism has been examined. A mechanistic explanation has been proposed in order to correlate the rate of reaction with the composition of water-solvent mixtures which justifies the Laidler and Eyring treatment of solvent effects on ion-molecule reactions.

Micro-scale self assembly is an attractive method for manufacturing sub-millimeter sized thermoelectric device parts. Challenges controlling assembly yield rates, however, have caused research to find novel ways to implement the process while still resulting in a working device. While a typical system uses single n-type and p-type material elements in series, one method used to increase the probability of a working device involves adding redundant parallel elements in clusters. The drawback to this technique is that thermal performance is affected in clusters which have missing elements. While one-dimensional modeling sufficiently describes overall performance in terms of average junction temperatures and net heat flux, it fails when a detailed thermal profile is needed for a non-homogeneous system. For this reason, a three-dimensional model was created to describe thermal performance using Ansys v12.1. From the results, local and net performance can be described to help in designing an acceptable self-assembled device. In addition, a haptic thermal display was designed using thermoelectric elements with the intention of testing the thermal grill illusion. The display consists of 5 electrically independent rows of thermoelectric elements which are controlled using pulse width modulating direct current motor controllers.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma bancada didática de baixo custo para estudo dos materiais termoelétricos para a realização de ensaios de obtenção de curvas de desempenho dos módulos termoelétricos no que se refere a geração de energia pelo Efeito Seebeck e resfriamento através do Efeito Peltier de forma a difundir os conhecimentos nas áreas afim em escolas de Engenharia, refletindo na compreensão dos princípios e funcionalidades destas tecnologias. O sistema proposto permite ler simultaneamente até 3 geradores termoelétricos, e é composto por dois principais circuitos eletrônicos: sendo um estágio aquisição de dados compostos por 3 canais para leitura de tensão, 3 canais para corrente e 6 canais para aquisição do sinal dos termopares (<400°C) além de sistema térmico que terá as funções de aquecimento e resfriamento. Os dados medidos são adquiridos para um computador com um software customizado a aplicação que permite o monitoramento das grandezas envolvidas (tensão, corrente, potência e temperatura) para acompanhamento do ensaio dos materiais termoelétricos, tanto por meio de uma indicação numérica como gráfica. O sistema de aquisição de dados possui precisa o para temperatura de ±2,5%, para tensão de ±2,5% e para corrente de ±1,5%. / The present work describes the development of a low cost didactic bench for Study of thermoelectric materials for performing obtaining performance curves testing of thermoelectric modules in regard to energy generation effect Seebeck and cooling via Peltier Effect order to disseminate knowledge in areas related to engineering schools, reflecting the understanding of the principles and features of these technologies. The proposed system can be read simultaneously up to 3 thermoelectric generators, and consists of two main electronic circuits: being a stage data acquisition composed of 3 channels for reading voltage and 3 channels for current using ACS712 instrumentation amplifiers and 6 channels signal acquisition thermocouples (<400 ° C) as well as thermal system will have the heating and cooling functions. The measured data is acquired to a computer with software developed in Delphi language, which allows monitoring of the quantities involved (voltage, current, power and temperature) to monitor the testing of thermoelectric materials, either through a digital display as a graphic . The data acquisition system has a temperature accuracy to ± 2,5% to ± 2.5% voltage and current of ± 1.5%.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma bancada didática de baixo custo para estudo dos materiais termoelétricos para a realização de ensaios de obtenção de curvas de desempenho dos módulos termoelétricos no que se refere a geração de energia pelo Efeito Seebeck e resfriamento através do Efeito Peltier de forma a difundir os conhecimentos nas áreas afim em escolas de Engenharia, refletindo na compreensão dos princípios e funcionalidades destas tecnologias. O sistema proposto permite ler simultaneamente até 3 geradores termoelétricos, e é composto por dois principais circuitos eletrônicos: sendo um estágio aquisição de dados compostos por 3 canais para leitura de tensão, 3 canais para corrente e 6 canais para aquisição do sinal dos termopares (<400°C) além de sistema térmico que terá as funções de aquecimento e resfriamento. Os dados medidos são adquiridos para um computador com um software customizado a aplicação que permite o monitoramento das grandezas envolvidas (tensão, corrente, potência e temperatura) para acompanhamento do ensaio dos materiais termoelétricos, tanto por meio de uma indicação numérica como gráfica. O sistema de aquisição de dados possui precisa o para temperatura de ±2,5%, para tensão de ±2,5% e para corrente de ±1,5%. / The present work describes the development of a low cost didactic bench for Study of thermoelectric materials for performing obtaining performance curves testing of thermoelectric modules in regard to energy generation effect Seebeck and cooling via Peltier Effect order to disseminate knowledge in areas related to engineering schools, reflecting the understanding of the principles and features of these technologies. The proposed system can be read simultaneously up to 3 thermoelectric generators, and consists of two main electronic circuits: being a stage data acquisition composed of 3 channels for reading voltage and 3 channels for current using ACS712 instrumentation amplifiers and 6 channels signal acquisition thermocouples (<400 ° C) as well as thermal system will have the heating and cooling functions. The measured data is acquired to a computer with software developed in Delphi language, which allows monitoring of the quantities involved (voltage, current, power and temperature) to monitor the testing of thermoelectric materials, either through a digital display as a graphic . The data acquisition system has a temperature accuracy to ± 2,5% to ± 2.5% voltage and current of ± 1.5%.

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de uma bancada didática de baixo custo para estudo dos materiais termoelétricos para a realização de ensaios de obtenção de curvas de desempenho dos módulos termoelétricos no que se refere a geração de energia pelo Efeito Seebeck e resfriamento através do Efeito Peltier de forma a difundir os conhecimentos nas áreas afim em escolas de Engenharia, refletindo na compreensão dos princípios e funcionalidades destas tecnologias. O sistema proposto permite ler simultaneamente até 3 geradores termoelétricos, e é composto por dois principais circuitos eletrônicos: sendo um estágio aquisição de dados compostos por 3 canais para leitura de tensão, 3 canais para corrente e 6 canais para aquisição do sinal dos termopares (<400°C) além de sistema térmico que terá as funções de aquecimento e resfriamento. Os dados medidos são adquiridos para um computador com um software customizado a aplicação que permite o monitoramento das grandezas envolvidas (tensão, corrente, potência e temperatura) para acompanhamento do ensaio dos materiais termoelétricos, tanto por meio de uma indicação numérica como gráfica. O sistema de aquisição de dados possui precisa o para temperatura de ±2,5%, para tensão de ±2,5% e para corrente de ±1,5%. / The present work describes the development of a low cost didactic bench for Study of thermoelectric materials for performing obtaining performance curves testing of thermoelectric modules in regard to energy generation effect Seebeck and cooling via Peltier Effect order to disseminate knowledge in areas related to engineering schools, reflecting the understanding of the principles and features of these technologies. The proposed system can be read simultaneously up to 3 thermoelectric generators, and consists of two main electronic circuits: being a stage data acquisition composed of 3 channels for reading voltage and 3 channels for current using ACS712 instrumentation amplifiers and 6 channels signal acquisition thermocouples (<400 ° C) as well as thermal system will have the heating and cooling functions. The measured data is acquired to a computer with software developed in Delphi language, which allows monitoring of the quantities involved (voltage, current, power and temperature) to monitor the testing of thermoelectric materials, either through a digital display as a graphic . The data acquisition system has a temperature accuracy to ± 2,5% to ± 2.5% voltage and current of ± 1.5%.