Paso 1: Elegir un módulo Peltier
En ambos experimentos, el biorreactor fue casi completamente llena de agua destilada (a la altura de funcionamiento máxima probable), y se utilizó un termómetro digital para medir los cambios en la temperatura del agua con el tiempo. Los dos tipos de experimentos son las siguientes:
1) para determinar la energía de la calefacción que el sistema H & C debe usar para mantener la temperatura dentro del reactor, registrar cambios en la temperatura del agua dentro del reactor con el tiempo cuando la temperatura del agua está unos pocos grados por encima de la temperatura ambiente.
2) para determinar la potencia frigorífica que debe alcanzar el sistema H & C para mantener la temperatura cambia de registro en la temperatura del agua dentro del reactor con el tiempo cuando la temperatura del agua es igual a la temperatura ambiente y las lámparas de crecimiento están en.
Estos experimentos proporcionan una idea de cuánto calor se transfiere ni del agua, en escenarios que se produce cuando el reactor está en funcionamiento y la temperatura debe mantenerse constante.
La tasa de pérdida de calor, cuando el agua dentro del tanque está por encima de la temperatura y las luces se dan vuelta apagado, es aproximadamente 3.6W. Antes de estos experimentos, se modeló la tasa de pérdida de calor, usando ecuaciones empíricas encontradas en libros de texto de transferencia de calor y en línea. Taponamiento en las condiciones de nuestro experimento en el modelo de matemáticas predijo una tasa de pérdida de calor de 4W, que es cercano al valor experimental de 3.6W! Estos experimentos ayudaron a validar el modelo, que se utiliza en etapas tempranas del diseño del biorreactor.
Biorreactor de prototipo de BioMONSTAAAR es un fotobiorreactor que utiliza lámparas para proporcionar luz de crecimiento de culturas dentro del reactor (por ejemplo, algas). Después de configurar cuatro lámparas lineales de 15", colocando las lámparas contra el vidrio del biorreactor, equidistantly de uno a. A partir de agua dentro del reactor, a temperatura ambiente, las luces fueron dadas vuelta en, y se registró el aumento de temperatura en el interior del reactor. Después de los datos para
se recolectaron dos experimentos, el agua dentro del reactor se determinó que se han ganado aproximadamente 30W de energía térmica debido a las lámparas. Por lo tanto, el sistema H & C debe proporcionar aproximadamente 30W de enfriamiento cuando las luces estén encendidas mantener constante la temperatura dentro del reactor.
El sistema H & C está diseñado no sólo para mantener la temperatura pero también disminuir o aumentar la temperatura a un punto de ajuste deseado en un tiempo razonable. Con una Peltier basado en el sistema, uno debe diseñado para refrigeración en primer lugar, porque el Peltier tiene menos capacidad de frío que calor. El diseño debe permitir un operador de biorreactor enfriar el contenido interno del reactor a una velocidad razonable. Para biorreactor de prototipo de BioMONSTAAAR una disminución de 0.1° C/min o 6° C/hr fue atacado; basado en la máxima cantidad de agua que será en el reactor de 100W de potencia de enfriamiento será necesario. Así, la máxima cantidad de potencia de refrigeración necesaria (lámparas de) es aproximadamente 130. Del mismo modo, aproximadamente 104W de calefacción será necesarias (lámparas de) para aumentar la temperatura a la misma velocidad. Hay pérdidas de calor inevitable que reducen el H & C capacidad del sistema, overdesigning el sistema es sabia. Por lo tanto, una Peltier que aproximadamente 200W de transferencia de calor debe ser adecuada para el biorreactor de prototipo de BioMONSTAAAR.
Alta potencia Peltiers se encuentran mejor a través de proveedores en línea. Hay varios proveedores Peltier pero muy pocos de los proveedores tenían la dimensión y la potencia necesaria. Después de algunas búsquedas, fue elegido un 40x40mm Peltier TEC con una transferencia de calor máximo de 225W de medida termoeléctrica . Módulos Peltier de TEC pierden eficacia cuando se ejecuta en tensión mayor que el máximo especificado, porque el lado caliente se pone demasiado caliente e interfiere con el lado frío, reduciendo capacidad de Peltier para transferir calor. No es perjudicial para ejecutar la Peltier a la máxima tensión especificada, pero algo la Peltier no será eficientes (gracias a Andy de medida termoeléctrica para su dirección). Tener un buen disipador de calor, nos tendrá cerca de máximo voltaje. El módulo Peltier mejor corre al 80% o por debajo de la máxima tensión. Transferencia de calor no aumenta mucho por encima de 80% de potencia, como se ve en las Especificaciones de Peltier. El Peltier al 80% de potencia, en condiciones ideales, debería proporcionar 180W. En última instancia las condiciones no son ideales en comparación a la especificación de fabrica y el sistema debe H & C sistema debe probarse. Sin embargo, la metodología anterior proporcionó orientación sonido seleccionar una Peltier que debe proporcionar control de temperatura de BioMONSTAAAR prototipo biorreactor.
