Étape 1: Choisir un Module Peltier
Dans les deux expériences, le bioréacteur a été presque entièrement rempli avec l’eau distillée (à la hauteur d’utilisation maximale probable), et un thermomètre numérique a été utilisé pour mesurer les changements dans la température de l’eau au fil du temps. Les deux types d’expériences sont comme suit :
1) pour déterminer la puissance de chauffage que le système H & C doit utiliser pour maintenir la température à l’intérieur du réacteur, enregistrer les modifications de la température de l’eau à l’intérieur du réacteur au fil du temps lorsque la température de l’eau est à quelques degrés au-dessus de la température ambiante.
2) pour déterminer la puissance de refroidissement sur que du système H & C doit obtenir pour maintenir la température change record de la température de l’eau à l’intérieur du réacteur au fil du temps lorsque la température de l’eau est égale à la température ambiante et les lampes de croissance sont.
Ces expériences donnent une idée de la quantité de chaleur est transférée, à ou de l’eau, dans les scénarios qui se produira lorsque le réacteur est opérationnel et que la température doit être maintenue constante.
Le taux de perte de chaleur, lorsque l’eau contenue dans le réservoir est supérieure à la température ambiante et les lumières sont éteintes, est environ 3.6W. Avant ces expériences, le taux de déperdition de chaleur a été modélisé, à l’aide des équations empiriques trouvées dans les livres de texte pour le transfert thermique et en ligne. Brancher les conditions de notre expérience dans le modèle mathématique prédit un taux de perte de chaleur de 4W, qui est proche de la valeur expérimentale de 3.6W ! Ces expériences ont aidé à valider le modèle, qui est utilisé dans les premiers stades de la conception de bioréacteurs.
Bioréacteur de prototype de BioMONSTAAAR est un photobioréacteur qui utilise des lampes pour fournir de la lumière de la croissance des cultures à l’intérieur du réacteur (ex: – les algues). Après avoir monté quatre lampes linéaires de 15", placer les lampes contre le bioréacteur de verre, équidistantes de l’autre. À partir de l’eau à l’intérieur du réacteur, à température ambiante, les lampes étaient allumées, et l’augmentation de température à l’intérieur du réacteur a été enregistrée. Après les données pour
deux expériences ont été recueillies, l’eau à l’intérieur du réacteur était déterminé à ont gagné environ 30W d’énergie thermique en raison des lampes. Ainsi, le système H & C doit fournir environ 30W de refroidissement lorsque les lumières sont allumées pour maintenir une température constante à l’intérieur du réacteur.
Le système H & C est conçu non seulement pour maintenir la température mais également diminuer ou augmenter la température à une valeur de consigne souhaitée en un laps de temps raisonnable. Avec un Peltier système, basé sur un devrait destinés au refroidissement tout d’abord, parce que le Peltier a moins de capacité à refroidir que la chaleur. La conception doit permettre à un utilisateur de bioréacteur à refroidir le contenu interne du réacteur à un taux raisonnable. Pour bioréacteur de prototype de BioMONSTAAAR une diminution de 0,1 ° C/min ou 6° C/hr a été prise pour cible ; basé sur le maximum quantité d’eau qui sera dans le réacteur 100W au large de la puissance frigorifique sera nécessaire. Ainsi, le montant maximal de la puissance frigorifique nécessaire (lampes) est environ 130 w. De même, environ 104W de chauffage sera nécessaire (feux éteint) pour augmenter la température au même rythme. Il y a des pertes de chaleur inévitables qui réduisent l’H & C la capacité du système, overdesigning le système est sage. Par conséquent, un Peltier pouvant environ 200W de transfert de chaleur devrait être suffisant pour bioréacteur de prototype de BioMONSTAAAR.
Haute puissance Peltiers sont mieux trouvés par l’intermédiaire de fournisseurs en ligne. Il y a plusieurs fournisseurs Peltier , mais très peu de fournisseurs ont la dimension et la puissance requise. Après quelques recherches, un TEC Peltier 40x40mm avec un transfert de chaleur maximum de 225W de Custom thermoélectrique a été choisi. Modules TEC Peltier perdent l’efficacité en actionnant sur tension/courant supérieur à la valeur maximale spécifiée, parce que le côté chaud deviendrait trop chaud et interfère avec le côté froid, réduction de la capacité de la Peltier pour transférer la chaleur. Il n’est pas préjudiciable pour exécuter le Peltier à la tension/courant max indiqué, mais plutôt le Peltier ne sera pas efficace (Merci à Andy de Custom thermoélectrique pour ses conseils). Ayant un bon dissipateur de chaleur, laissez-nous obtient près de tension maximale. Le module Peltier est mieux géré à 80 % ou inférieure à la tension/courant maximal. Transfert de chaleur n’augmente pas beaucoup au-dessus de 80 % de la puissance, comme on le voit dans les spécifications Peltier. Le Peltier à 80 % de puissance, dans des conditions idéales, devrait fournir 180W. En fin de compte conditions ne sont pas idéales par rapport à la spécification de la fabrique et le système doit H & C doit être testé. Toutefois, la méthode décrite ci-dessus a fourni sonore orientation en choisissant un Peltier que doit fournir le contrôle de la température de BioMONSTAAAR prototype bioréacteur.
