空冷式多级热电制冷器性能综合分析

多级热电制冷器可提供更大的制冷温差,但制冷经济性能随级数增大而迅速降低.综合考虑热电材料各种内部效应与外部传热不可逆性,建立了空冷式多级热电制冷器的有限时间热力学模型,给出了制冷量和制冷系数的计算方法.为全面描述和分析多级热电制冷器性能,引入热力学完善度指标,并提出协调性能系数性能评价指标,分析了制冷器工作电流、热电臂横截面积与制冷温差对制冷量、制冷系数、热力学完善度和协调性能系数的影响.结果表明：当制冷温差为87℃时,电流分别为2.55 A和1.30 A时,热电臂横截面积分别为2.2 mm²和3.0 mm²时,制冷量和制冷系数分别达到最大值.综合考虑制冷能力与经济性,当电流为1.75 A时,可获得制冷量、耗功与制冷系数的最佳协调性能.     

热电制冷过程中散热强度对制冷参数的影响分析

对热电制冷电偶对进行传热分析，得到了热电制冷性能与热端散热强度之间的微分方程，在第三类边界条件下进行求解可得到热电制冷性能与热端散热强度之间的解析关系式，经过对其进行数值计算和求解，得出了散热强度对热电制冷性能影响的曲线，由此得出：随着散热强度的不断增强，热电制冷的性能逐渐提高，当热端散热强度增加到一定值后，散热强度的增加对制冷性能的影响就趋于缓慢，从经济性考虑，热电制冷中存在最佳热散热强度，不可能无限制地通过提高热端散热强度来改变热电制冷的制冷性能，所以，在实际应用中应合理优化设计和改进热端散热系统。     

不同热端温度对低温热电制冷试验箱制冷性能的影响

为优化低温热电制冷试验箱的制冷效率及降低其冷热端温差,理论计算了热电制冷片热端温度为56.18℃和27.31℃时电流、电压、冷热端温差对试验箱制冷性能的影响。建立了三维数学传热模型,模拟了3种热电制冷片布置方式对制冷箱温度分布的影响。结果表明：当热端温度由56.18℃降至27.31℃时,低温热电制冷试验箱的制冷量由150.2 W降至139.5 W,制冷系数由4.41降至3.09,冷凝温度由-22.30℃降至-41.90℃。可见,热电制冷片热端温度的降低能够获得更低的冷凝温度,较高的热端温度拥有较好的制冷性能。     

关于影响热电制冷性能的研究

热电制冷是作为环保的制冷方式.介绍了热电制冷在空调(制冷、制热)中的两种工作模式.忽略热电制冷的汤姆逊效应,建立了热电制冷臂的数学模型.利用数值仿真,分析在不同电流工况下,热、冷换热系数的影响.基于第一类边界条件,详细分析了工作电流对热电制冷性能的影响.在空调制冷模式,确定了工作电流的工作区间.工作电流进行优化.对热电制冷技术在空调领域的应用具有重要意义.     

一种MEMS热电制冷器的设计

研究一种基于MEMS工艺的微型热电制冷器.采用薄膜热电材料减小器件的尺寸,采用微机械加工工艺形成的硅杯结构降低衬底的热泄漏.器件在材料和工艺上都与微电子工艺兼容,易于与电子器件集成.分别讨论了热电臂长度、厚度及绝缘膜厚度等结构参数对器件最大制冷温差、制冷系数、制冷功率等性能的影响,得出最优的设计参数.分析中考虑了绝缘层热泄漏,制冷区的热对流和热辐射,以及接触电阻等非理想因素.分析结果表明,器件工作时达到的最大温差为40 K;冷端温度为290 K时,制冷功率为3 mW.     

基于热电原理的太阳能制冷箱的设计

为了提高太阳能的利用率,设计了一种基于太阳能的设计方案,通过利用太阳能板,吸收太阳能转变成电能,再利用热电原理实现制冷箱的制冷医用需求,详细阐述基于太阳能的热电制冷方案、设计原理、设计方案,对制冷箱中所选取的半导体材料和制冷端的换热方式进行了深入的研究,最后对太阳能制冷箱的制冷性能进行了详细分析．     

半导体制冷技术的研究现状及发展方向

半导体制冷技术是一门以热电制冷材料为基础的新兴制冷技术.通过阅读大量文献,从热电材料、结构设计、冷热端散热方式3个方面对半导体制冷技术近年来的研究热点和成就进行了总结和论述,并指出了半导体制冷技术的发展方向.热电材料决定了优值系数Z,可以从根本上提高材料的制冷性能,但研究难度较大,发展缓慢;优化结构设计可以有效地提高制冷单元的实际性能系数,重点在于优化尺寸因子G和热电阻,缺点是实际加工工艺复杂;减小热电偶冷热端的温差有利于提高制冷量,可以大幅提高制冷系数,有效的散热方式是提高半导体制冷效率的重要因素.     

密闭空间串联式两级热电制冷器瞬态特性分析

综合考虑包括汤姆孙效应在内的热电材料内部效应,建立工作在绝热表面空间内和非绝热表面空间内的串联式两级热电制冷器计算模型,通过分析冷热端温度、级间温差等参数的瞬态变化对两级热电制冷器性能的影响,得到了制冷空间温度、制冷量、制冷系数等性能参数随时间的变化规律. 分别改变输入电流、热电偶数量和热电偶分配比,对比分析了2种模型的最低制冷温度、降至稳定温度耗时、制冷量和制冷系数的变化规律. 结果表明,与相同条件的单级热电制冷器相比,两级热电制冷器降温所需时间较长但可达到更低的制冷温度;适当增大电流可以有效减少制冷耗时,且存在最佳电流、最佳热电偶数量和最佳热电偶分配比,分别使制冷空间温度最低,制冷器制冷系数最大.     

热电热泵与热虹吸管组合的新型热水器的研究

研究了一种热电热泵与热虹吸传热组合的新型快热式热水器.首先,以丙酮为工质,以挠性不锈钢波纹管为蒸汽管和冷凝液管,对一种新型的平板分体式热虹吸装置进行了实验研究,得到了最佳充液率、表面温差分布等性能参数.在此基础上,将热虹吸装置、热电制冷模块、内翅片平板型散热器等进行系统组合为一种新型快热式热水器,对系统各部件的匹配进行了优化,并对各环节进行了传热强化.参照相关技术标准,建立了样机性能测试系统,样机比普通电热水器节省电耗38%以上.该组合型样机具备双循环型热电热泵热水器节能、环保、安全等优势,但比后者系统更为简化,并消除了制约系统整体寿命的瓶颈,更具备技术优越性和应用便利性.     

风冷式热电制冷实验装置研制

文章在热电制冷技术教学和应用实践的基础上,研制了风冷式热电制冷教学实验装置.实验装置由热电制冷器组件、电源模块、保温箱、测控系统等组成,可以满足热电制冷器的热工、电力参数测量和性能分析.实验结果表明,可通过调节热电制冷器的输入电压、改变热电制冷器的工作片数、调节冷却介质流量,达到调节热电制冷装置的工作参数和性能指标的目...     

半导体制冷保温容器制冷性能的实验研究

研制一种主要用于血液保存的半导体制冷保温容器的制冷系统.通过对其不同工作电压、环境温度及外部散热等条件制冷性能的研究,找出了影响半导体制冷性能的主要因素.确定了该制冷保温容器在不同环境温度下的最佳工作电压为12 V、最佳工作电流为4.5~4.8 A.并认定存在最佳热端散热强度等.另外,通过实验得出了在不同环境温度下,工作在最佳工作参数条件时制冷器内部所能达到的最低温度.     

热电热泵在非设计工况条件下的性能分析

 采用直流电源模拟太阳能电池板输出不稳定电压驱动热电热泵工作,通过实验测试研究了在连续长时间工作、电压跳跃变化和极限电压工况下,热电热泵冷端温度T_c、热端温度T_h、冷热端温差T_d的变化对其制冷/制热的性能系数（COP）的影响。结果表明,在适宜的电压范围内,热电热泵的制冷速度快、工作性能稳定且能够长时间连续工作,而制热效果明显优于制冷效果,制热效率（E_h）平均高于制冷效率（E_c）约0.8;热电热泵的最佳工作电压区间为2~4 V,此时的冷端温度低、制冷量大、COP 值在理想范围(E_c=0.87~1.89,E_h=1.75~2.75);随着工作电压增高,热电热泵的冷热端温差增大,COP 值减小,当电压大于8V 后,冷热端温差大于45℃,COP 值降至最小,工作性能较差。     

水在螺旋盘管内的换热及压降特性研究

螺旋盘管及螺旋套管换热器因其优越的结构特性和高效的换热效率,在制冷、空调、热泵、化工等领域内都得到了广泛应用,研究水在这类换热器中的对流换热与压降具有重要的实用价值。文中对水在4种不同结构参数的螺旋盘管换热器内的换热及压降特性进行实验研究,工况范围:Re为4 000~9 000,水的体积流量为200~350 L/h,加热功率为80~350 W.实验结果表明:水的平均换热系数与压降均随Re的增加而增大,相同Re时,最大平均换热系数出现在SC型螺旋盘管中,这是因其最小的弯曲半径所致;水在BE型螺旋盘管内的压降最大,SC型次之,这是因管长与弯曲半径共同影响所致。平均换热系数随加热功率的增加而增大,相同加热功率时,水在SC型螺旋盘管中的换热系数最大,BE型始终大于SE型,而BC型随水流量的不同而异。实验结果与计算结果的比较表明:螺旋盘管的换热强化作用随Re增大而逐渐减弱,在4种螺旋盘管中,SC型具有最佳的换热强化效果,这一结果与实验结果相吻合。研究结论为螺旋盘管及螺旋套管换热器在诸多领域内的应用提供了参考依据。     

LED汽车前照灯的散热机理与模拟

利用热电制冷原理对LED汽车的前照灯进行系统散热模拟,研究LED的结温,半导体制冷器的工作状态,散热器热阻之间的关系。模拟结果表明,利用多级半导体制冷给汽车LED前照灯散热比较有实用价值。     

热电制冷装置在船用空调系统中的应用

人工高效多晶体半导体的出现以及获得高优值系数半导体技术的进步，促进了热电制冷的广泛应用，其中包括在船舶上的应用。介绍了热电式制冷元件的热电特性，制冷原理和热电多制冷机在船用空调系统中的应用及其发展前景。     

球形温度场对平面温差发电器热电计算模型的影响

为了解决现有热电模型不能计算球形温度场中平面温差发电器热电输出的问题,建立了球形温度场中平面温差发电器的热电输出计算模型。仿真测试表明,建立的球形温度场中平面温差发电器输出模型的计算误差不超过10%。基于所建模型,研究了形成球形温度场的点热源的位置变化对平面温差发电器热电输出的影响。结果表明,增加点热源与温差发电器热端的距离,平面温差发电器输出的电流和功率大致呈指数规律减小;增加点热源与温差发电器的位置偏角,平面温差发电器输出的电流和功率大致呈抛物线规律减小。     

圆孔翅片管积霜工况下的制冷性能实验

实验研究证实,圆孔翅片管在无霜工况下的传热性能远优于平翅片管,但积霜工况下的传热与制冷性能是否优越没有得到实验验证.利用冰箱制冷系统,分别采用圆孔-半圆孔交叉翅片、圆孔翅片以及平翅片管式换热器,进行积霜工况下的传热和制冷性能对比性实验研究.考察了积霜过程对圆孔孔径大小的影响;分析比较了3种不同片型的有效制冷量、传热系数和实际制冷系数;比较了强化翅片的节能效果;采用有限元法求解出翅片效率,并分离求出实际对流换热系数,从而揭示了翅片表面的实际换热情况.结果表明:与平翅片相比,当最窄截面风速为0.5 m/s时,积霜工况下,圆孔翅片的传热系数平均提高了11.53%;对流换热系数平均提高了18.84%;实际制冷系数平均提高了6.83%;有效制冷量平均提高了6.02%;节省电能6.39%.圆孔翅片是3种片型中的最优片型.     

半导体制冷系统电极非稳态温度场的数值分析

针对热电制冷系统中电偶极在电场与温度场的耦合作用下非稳态温度变化特性 ,重新推导和分析了热电制冷过程的微分方程式 ,进行了数值模拟和计算 ;详细地分析了几个非稳态工况对冷端温度影响的因素 ;通过对其非稳态数值的模拟和分析 ,得出了热电制冷系统的冷热端在非稳态过程中的基本变化规律     

LiBr—H2O吸收—喷射复合制冷循环流程的热力参数研究

ＬｉＢｒ－Ｈ２Ｏ吸收－喷射复合制冷循环流程是由运行参数不同的换热设备组成的,各换热设备的有效传热温差不但影响到整个流程的性能及设计过程中有效传热面积的确定,而且也影响到系统的经济性．将几个主要换热设备的传热温差、溶液浓度差以及发生器温度作为设计参数,并进行分析计算,以确定这些参数的适宜范围,为ＬｉＢｒ－Ｈ２Ｏ吸收－喷射复合制冷系统的优化设计提供了理论基础．