Stap 1: Kiezen een Peltier Module
In beide experimenten, de bioreactor was bijna helemaal gevuld met gedestilleerd water (tot de waarschijnlijk maximale operationele hoogte), en een digitale thermometer voor het meten van veranderingen in de temperatuur van het water na verloop van tijd werd gebruikt. De twee typen experimenten zijn als volgt:
1) om te bepalen de kracht van de verwarming die het H & C systeem gebruiken moet om de temperatuur in de reactor, wijzigingen vastleggen in de temperatuur van het water binnen de reactor na verloop van tijd wanneer de temperatuur van het water een paar graden boven de omgevingstemperatuur is.
2) om te bepalen van het koelvermogen van dat de H & C systeem bereiken moet om de temperatuur record veranderingen in de temperatuur van het water binnen de reactor na verloop van tijd wanneer de temperatuur van het water is gelijk aan de omgevingstemperatuur en de groei-lampen zijn op.
Deze experimenten geven een idee van hoeveel warmte wordt overgedragen, naar of vanuit het water, in scenario's die zich voordoen zullen wanneer de reactor operationeel is en de temperatuur constant moet worden gehouden.
Het tarief van warmteverlies, wanneer het water in de tank hoger dan de omgevingstemperatuur is en de lichten zijn uitgeschakeld, is ongeveer 3.6W. Voorafgaand aan deze experimenten, was het tarief van warmteverlies gemodelleerd, met behulp van empirische vergelijkingen gevonden in warmte overdracht tekstboeken en online. Inpluggen in de voorwaarden van ons experiment in het wiskundige model voorspelde een warmteverbruik van het verlies van 4W, die dicht bij de experimentele waarde van 3.6W! Deze experimenten hielp het model, dat wordt gebruikt in de vroege stadia van bioreactor ontwerp valideren.
BioMONSTAAAR van prototype bioreactor is een photobioreactor die gebruikmaken van lampen ter ondersteuning van groei licht voor culturen binnen de reactor (b.v.-algen). Na het opzetten van vier 15-inch lineaire lampen, de lampen tegen de bioreactor glas, equidistantly van elkaar te plaatsen. Beginnen met water in de reactor, op kamer temp, de lampen werden ingeschakeld, en de stijging van de temperatuur in de reactor werd opgenomen. Na gegevens voor
twee experimenten werden verzameld, het water binnen de reactor werd bepaald te hebben verworven ongeveer 30W van thermische energie als gevolg van de lampen. Dus, de H & C systeem dient ongeveer 30W van koeling indien de lichten zijn op om het handhaven van een constante temperatuur in de reactor.
De H & C systeem beoogt niet alleen te handhaven van de temperatuur maar ook afnemen of verhogen van de temperatuur tot een gewenste set punt in een redelijke hoeveelheid tijd. Met een Peltier gebaseerd systeem, een moet ontworpen voor koeling eerst, omdat de Peltier heeft minder vermogen om te koelen dan warmte. Het ontwerp moet toestaan dat de exploitant van een bioreactor afkoelen van de interne inhoud van de reactor tegen een redelijk tarief. Voor BioMONSTAAAR van prototype bioreactor een daling van 0,1 ° C/min of de 6° C/hr was gericht; op basis van de maximale hoeveelheid water die in de reactor 100W worden zal af koelen macht nodig zal zijn. De maximale hoeveelheid koelvermogen nodig (lampen op) is dus ongeveer 130. Ook zullen ongeveer 104W van verwarming vereist (lampen uit) om de temperatuur hetzelfde tempo te verhogen. Er zijn onvermijdelijk warmteverlies die de H verminderen & C systeem vermogen, overdesigning van het systeem is het verstandig. Daarom moet een Peltier dat kan ongeveer 200W van de warmteoverdracht voldoende voor BioMONSTAAAR van prototype bioreactor.
Hoogvermogen Peltiers zijn het beste gevonden via online aanbieders. Er zijn verschillende Peltier leveranciers maar zeer weinig van de leveranciers de dimensie en de macht nodig had. Na wat zoeken, werd een 40x40mm Peltier TEC met een max warmte-overdracht van 225W van aangepaste Thermo-elektrische gekozen. Peltier TEC modules verliest efficiëntie wanneer uitvoert bij spanning/stroom groter is dan het maximum opgegeven, omdat de warme kant te warm wordt en met de koude kant interfereert, vermindering van de Peltier vermogen aan warmte. Het is niet schadelijk is voor het uitvoeren van de Peltier bij de max spanning/stroom wordt opgegeven, maar eerder de Peltier niet efficiënt (met dank aan Andy van aangepaste Thermo-elektrische voor zijn begeleiding). Laten we krijgt hebben een goede heat sink, dicht bij max spanning. De Peltier module wordt best uitgevoerd op 80% of beneden de maximale spanning/stroom. Warmteoverdracht vergroot niet ver boven de 80% stroom, zoals gezien in de Peltier specificaties. De Peltier op 80% kracht, in ideale omstandigheden, dienen 180. Voorwaarden zijn uiteindelijk niet ideaal ten opzichte van fabrikanten specificatie en het systeem moet H & C systeem moet worden getest. De bovenstaande methode evenwel goede begeleiding bij de keuze van een Peltier dat BioMONSTAAAR van prototype bioreactor temperatuurregeling dient.
