Экспериментирую с охлаждением мощного лазера. Лазер можно охлаждать как водяным охлаждением так и контактным, посадив на радиатор (или пельтье). Что эффективнее, охлаждать водой горячую сторону пельтье или холодную воду гнать через лазер?

воду

Извиняюсь, что "воду"?

PCBWay - всего $5 за 10 печатных плат, первый заказ для новых клиентов БЕСПЛАТЕН

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Онлайн просмотровщик Gerber-файлов от PCBWay + Услуги 3D печати

воду льешь , вместо того чтобы попробовать самостоятельно оба варианта и получить ответ

Выбираем схему BMS для заряда литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ очень важен контроль процесса заряда и разряда для избегания воздействия внешнего зарядного напряжения после достижения 100% заряда. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список таких решений от разных производителей.

Подробнее>>

Дык интересно с точки зрения термодинамики. При работе лазер нагревается за считанные секунды. У водяного охлаждения лазера большая теплоёмкость но вода может нагреться пока дойдёт по трубкам к блоку. Считай энергия в воздух. Если поставить пельтье напрямую сможет-ли он быстро рассеять большую мощность за короткое время или выгорит к чертям утащив за собой дорогущий лазер?

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств.

Подробнее>>

Преимущество элемента Пельте:
1. Охлаждает до более низких температур чем при обычном охлаждении.

Недостатки элемента Пельтье:
1. Дополнительный расход энергии (это скорее не недостаток, а просто условия работы);
2. Отсутствие энергии (например - проводок отвалилися) превращает элемент в теплоизолятор, последствия очевидны.

Чтобы лазер не разогревался "за считанные секунды", его нужно посадить на достаточно массивное основание, с хорошей теплоёмкостью и высокой теплопроводностью... А вот уже это основание термостатировать с помощью элемента Пельтье. Термодатчик лучше бы закрепить на корпусе лазера, или, если есть, использовать встроенный... При наличии массивного основания, разогрев будет далеко не мгновенным - можно будет предусмотреть цепи защиты лазера от перегрева при аварии системы охлаждения...

Здесь ещё играет роль масса лазерного блока т.к. он будет устанавливаться на каретку координатного ЧПУ стола. Меньше масса - больше скорость перемешения - больше производительность.

Основание получится слишком массивным. На подложке 10х8см выделяется примерно 600вт тепла. Делать из алюминия не вариант - плохая теплопроводность, только медь. Соотношение работа/ожидание - 1/3. Надо в кратчайщие сроки рассеять большую мощность. Поэтому и думаю справиться ли пельтье.
В принципе пробовал охлаждённой водой - тоже нормально. Но трубки были по 2 метра. Когда это всё установится на станок трубки станут уже по 12 метров. Теплоизолировать нельзя - трубка должна хорошо гнутся в укладчике. Боюсь до лазера дойдёт обычная вода комнатной температуры.

Для такой мощности потребуется достаточно интенсивный обмен теплоносителя... Если не критична стабильность температуры, справится и классическое водяное охлаждение, просто температура теплообменника будет несколько выше комнатной, вполне реально ограничить превышение температуры величиной в несколько градусов Цельсия, и без всяких там "Пельтье"! Только обязательно нужна система защиты от перегрева...

Стабильность температуры немного критична. Лазер полупроводниковый. Для интенсивного обмена теплоносителя необходимо хорошее давление в системе или большой объём теплоносителя что тоже не очень хорошо. Просто если гнать охлаждённую воду, давление и скорость потока можно значительно снизить. Но опять-же маленькая скорость потока - вода успеет нагреться, большая скорость - не успеет охладиться. Вот этот промежуток между охладителем и лазером беспокоит больше всего. Для лазеров большей мощности существуют так называемые "чиллеры", но там уже всё серьёзно, компрессоры, испарители, хладокамеры для теплоносителя, градирни.

Можно подумать о двухконтурной схеме: достаточно короткий "холодный", охлаждающий теплообменник лазера и связанный через пару теплообменников, между которыми работает Пельтье, внешний, отдающий тепло в атмосферу... Только скорость движения теплоносителя и в такой схеме никак нельзя уменьшить ниже некоторого критического уровня... Собственно, я интересовался в своё время лишь охлаждением процессора - а там мощности на порядок ниже, хватает даже аквариумной помпы, для 600 ватт уже потребуется поток побольше, масштаб можно оценить по отопителю салона Газели - там трубки более 20 миллиметров в диаметре и довольно мощный насос, хотя мощность не на много больше...

Да, это хорошая идея. Спасибо. Теплообменники с Пельтье можно закрепить на более массивной балке оси У. До каретки оси Х шланги холодного контура будут длинной не более 3.5м, а горячую воду можно уже тянуть сколько угодно. В основном большая скорость требуется на оси Х при растровой гравировке (доходит до 5 м/с) поэтому и хочу её максимально разгрузить. При резке скорости намного меньше. И ещё вопрос - что лучше, охлаждать горячую воду в радиаторе с обдувом или просто использовать ёмкость побольше для естественного охлаждения? Или и то и другое ?

Так автомобильные радиаторы вполне доступны, та же штатная газелевская печка запросто выдует пару киловатт тепла из воды... Хотя, если добиваться минимальной разницы температур, она будет маловата...

лучше пускать ацетон с свободной зоной испарения в месте установки радиатора,пары по отводной трубке в конденсатор,а уже его-на пельтье(только предварительно пары "сгущать" водой...а уже затем "дожимать" на пельтье)....эффективность возрастет на порядок,а температура в любом из вариантов не превысит 76град.....если зона испараения будет большой(пористая поверхность с абсорбером из дендритов меди,выращенных прямо на подложке медной пластины)-температура не поднимется выше 40 град....
Если компрессором(небольшим) над испарителем создавать разряжение(хотя-бы 70-50 кПа)-эффективность можно еще больше повысить.
можно применить и этиловый спирт...но температура возрастет,а эффективность-снизится.
смотрите теплоту парообразования ацетона.....
вот ссыль

Спойлер

http://tehtab.ru/guide/guidephysics/guidephysicsheatandtemperature/specificheatofevaporation/lathentheatofvaporization/

на таблицу теплоты парообразования веществ...понимаю,самое энергоемкое-это вода...следом за ней-аммиак...но первую-трудно испарить(100град.) а второй-трудно реализовать(давление)....есть еще метиловый спирт...но он-страшный яд....с ним-стремно работать,так как в случае утечки-будет "амба".
вот и получается,самое эффективное-ацетон...после-петроспирт,после-обычный спирт.
давление(поток)-небольшое,порядка 0,2-0,5атм. и поток-5-10мл/сек.

А никто не задумывался почему в ноутбуках жидкостные тепловые трубки , а никакого пельтье нет в помине ?

там важен отвод тепла от зоны нагрева...и без доп. потерь(энергетических)....снижение(рабочей) температуры-по боку,так как если таковое будет иметь место-то исчезнет такое явление-как отвал чипа в мостах....и бук станет "вечным"....ну и на чем-же тогда зарабатывать индустрии?
качественные вещи-невыгодны корпорациям.....счас даже пластик заменяет почти 90% всего бука....вспомните первые...с люминиевыми крышками и весом по 4-5кГ.....почему пластик? да потому-что невыгодно ставить металл(погоня за легкостью) на вещь,чей моторесурс ограничен 2-я годами(в лучшем случае).
Самое главное-это слепить быстро,круто и мощно....надежность-не входит сюда....и впарить по быстрее рядовому юзеру или огалделому геймеру шайтан-машину.

Можно схематическое изображение всего этого?



Не материтесь пожалуйста

Но опять-же ацетон и его пары в устройстве режущем металл . Там кругом искры, отовсюду выделяется тепло. Как бы всё это дело не полыхнуло ярким пламенем.



Здесь такое не прокатит. Желательно выдерживать определённую температуру. Если не уследить и превысить допустимый порог кристалл разрушится лавинообразно. 2 килобакса в мусор. Хоть я и облепил его термодатчиками всё равно сцыкотно. А хорошее охлаждение нужно что-бы работать на полной мощности без срабатывания защит.

40 градусов без каких-либо хлопот обеспечит простая водяная система охлаждения, без каких-либо пельтье и прочих холодильников! И, как ни крути, достаточно мощный поток охлаждающей жидкости при такой мощности неизбежен, трубки будут не меньше сантиметра в диаметре и достаточно мощный насос... 600 ватт при температуре 40 градусов может рассеять обычный алюминиевый радиатор из десятка секций, такой, что используется для водяного отопления - и даже без дополнительного обдува, или радиатор автомобильной печки - но он без обдува не работает в принципе...

Элемент пельтье нужно охлаждать - а это еще + много ват которых нужно будет отводить .Только вода и хороший радиатор .Для питания пельтье нужны будут толстые провода которые будет таскать коретка - с шлангами проще .

Если, к примеру, при температуре окружающего воздуха 20 градусов система водяного охлаждения работает при температуре теплоносителя 40 градусов, то при использовании пельтье при той же системе и той же температуре охлаждаемого объекта в 40 градусов температура радиатора уже будет около 80 градусов... а для достижения температуры 20 градусов уже придётся значительно увеличивать площадь радиатора - иначе вода в качестве охлаждающей пельтье жидкости не подойдёт - возможно кипение...