基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究[权威资料]

基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究[权威资料] 基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究 本文档格式为WORD,感谢你的阅读。 【摘要】随着科学技术的不断发展,冰箱行业也日趋壮大，冰箱制冷效率的提高直接影响着人们生活。本文从半导体制冷空调器的特点、提高半导体制冷空调效率的途径及试验分析等几个方面进行了分析。 【关键词】半导体制冷;效率;提高 TB6 A 一、前言 近年来，由于半导体的应用领域越来越广泛，基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究问题引起了人们的重视。虽然我国在此方面取得了一定的成绩，但依然存在一些问题和不足需要改进，在科学技术突飞猛进的新时期，加强半导体制冷在冰箱制冷的运用，对我国冰箱制冷工程有着重要意义。 二、半导体制冷空调器的特点 半导体制冷空调器与压缩式制冷空调器相比,具有以下优点结构简单,没有机械传动机构,故工作时无噪声、无磨损、无震动、寿命长、维修方便,可靠性高;不使用制冷剂,故无泄漏、无污染;直流供电,电流方向转换方便,可冷热两用;重量、尺寸较小,便于安装;热惯性小,负荷可调性强,调节和控制方便;工作状态不受重力场的影响;百瓦级的小功率空调器的成本与压缩制冷空调的成本相差不大;而十瓦级的微型空调器的成本远低于压缩制冷,具有压缩制冷无法替代的优势。半导体制冷空调具有如上所述众多的优点,但是半导 体制冷空调器的制冷效率较低,它的制冷效率只有机械制冷效率的30%。因此限制了半导体制冷空调在民用领域的应用。 三、提高半导体制冷空调效率的途径 半导体制冷空调器最大的不足是制冷效率较低,这限制了半导体制冷空调器的推广和应用。提高半导体制冷空调器的效率,要从影响制冷效率因素的分析入手,找出有效的解决方法。热电制冷的关键问题是材料问题,但近20年该方面的 研究进展表明,半导体材料优值系数的提高非常困难,因此对半导体材料的探索仍需要很长的时间。目前,在高优值系数的材料何时出现还是个未知数的情况下,解决好热电堆热端散热问题,对系统制冷效率的提高起到至关重要的作用。半导体制冷热端散热方式有很多种,包括空气自然对流、空气受迫对流、水冷散热、环流散热、利用物质的熔化潜热散热等。半导体制冷空调器的散热方式要根据具体的使用情况来选择,并且要对散热系统进行优化设计,以保证热端处于良好的散热状态 四、试验论证 1、研究内容及技术 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 针对现有采用半导体制冷的小型制冷装置，由于半导体冷端的冷量不能得到有效的传递，导致半导体元件的冷端温度处于偏高状态，进而继续影响冷端的冷量传递，造成小型制冷装置的制冷效率低下。现对对其整体结构进行了初步设计、半导体选择和功率计算等，最终实现对半导体冰箱制冷效率的提高。 2、散热系统的设计 (1)工质选择:实验测得热管两端温度分别为35?和30?，根据公式Tv=(T1+nT2)/(1+n)(其中T1为热源温度，T2为冷源温度)可得工作温度为Tv=(35+4×30)/5=31(其中n值取4)。通过查表可知氨的适合工作温度为-40?~60?，故我们选择氨作为热管工质。 (2)热管内径的确定: 根据公式: 计算得到携带极限所需管径为:dv=1.6mm式中，在31?下氨的物性值为:r=1134.87kJ/kg;QL=592.2kg/m3;Qv=9.6kg/m3;o=0.024N/m;Qent=30W 根据公式 计算得到声速极限对应的管径为:dv=0.13mm式中:Pv=12.4bar;Qc=30W一般情况下，热管的沸腾极限远远大于携带极限，因此，沸腾极限不会成为限制热管传热的控制因素。 综合分析，最终确定每根热管关键参数如表1: 3、理论分析 (1)保温箱 Pin恒定。忽略降温过程冰箱内部气体压强变化，取: 考虑到冰箱中摆放的物品在两种散热方式下只改变比热容，故假设冰箱中未放物品，取工作温度t=273K和t=298K下的平均比定压热容。 (2)半导体制冷片:假设半导体片各处制冷功率相同，并正常工作。 (3)散热器 近似取300K条件下铝片的导热系数，并假设铝片上各点的温度相同。由于有风扇作用，假设散热器与外温温度T0的空气直接换热。 (4)模拟计算 设冰箱内部的温度函数为T(t)。理论结果分析:由图像可知，两种散热方式下冰箱的最低温分别为0?和-5?，由此可计算出正常工作时箱体实际漏热率分别为Q铝片=3.87W和Q热管=4.65W，故冰箱的制冷效率分别为COP铝片=7.74%和COP热管=9.29%，因此理论上冰箱效率提高了 #8710;COP=1.55%。 4、实验方案设计 在测定半导体制冷冰箱效率时，我们进行了两个部分的实验测试。 实验一:热管散热与散热片散热性能的定性对比。实验过程中共使用两个温度传感器:第一个温度传感器的一端放在半导体制冷片的冷端表面，并加以固定，以测定冷端温度。第二个传感器放在热管散热器的翅片部分，并加以固定，以测定散热器温度。首先，我们测定热管的散热性能。先测定室内温度，接好电源及实验设备。接通半导体制冷片。其次，测定普通铝片散热性能。先测定室内温度，接好电源及实验设备。接通半导体制冷片，记录冷热端温度。综合以上数据，我们用绘图软件做出了热管和铝片条件下的温度变化图像，如图2所示 实验结论:在相同条件下，热管散热效率高于铝片散热效率。实际条件下的热管效率对比实验:我们选用现有的铝片风冷散热半导体冰箱作为对比参照，用无线温度传感器测定在室温条件下铝片风冷散热半导体冰箱内部的温度。 在冰箱的中层放入无线温度传感器，接通冰箱电源，调至制冷档，每隔0.5min记录一次数据，得到120min的温度变化数据。 将相同冰箱的铝片拆下，换成相同大小的热管翅片散热系统，在相同的室温下重复上一步骤实验操作，得出120min热管散热的半导体冰箱制冷温度数据。对比两组数据，使用制图软件制作出两次条件下的温度曲线如图3所示: 实验结果分析:由图像可知，相同实验条件下，两种散热方式下冰箱的最低温分别为7?和3?，由此可计算出正常工作时箱体实际漏热率分别为Q铝片=2.01W和Q热管=2.63W，故冰箱的制冷效率分别为COP铝片=4.02%和COP热管=5.26%，因此冰箱效率实际上提高了 #8710;COP=1.14%。对比理论结果，铝片和热管两种散热方式下冰箱达到最低温度都应该在50min左右，最低温度分别 是0?和-5?。虽然实际实验并没有达到这种效果，但是实际提高的效率 #8710;COP却很接近，经过误差分析，实验结果在误差允许范围内。造成误差的原因主要有理论分析时做了一些合理假设和环境条件变化，实验材料实际上没有达到理想的性能。不过，这种误差并不影响我们的实验结论。在外界环境近似相同的情况下，采用相同的制冷片、制冷功率，保温设施进行实验，尽可能排除无关变量影响。从图像中可以看出，在将散热方式由铝片散热改为热管散热之后，冰箱的制冷速率和制冷能力均得到明显提升。 对图像部分区域进行数据拟合可知，在10min之内，两种散热方式并无明显差距;但在10~20min之间，采用热管制冷可以将制冷效率提高一倍以上;对于稳定温度，热管制冷比普遍采用的铝片制冷在相同条件下低大约3?，从而从一定程度上改善了半导体冰箱制冷能力方面的缺陷，大大增强半导体制冷冰箱的实 #8195;用性。 实验结论:在实际情况下，使用热管制冷的半导体冰箱制冷效率大于使用铝片制冷的半导体冰箱。 五、半导体材料在冰箱制冷中的展望 随着半导体技术的飞速发展,半导体器件的稳定性、可靠性等得到了极大改善,大功率半导体器件已达实用水平,使用寿命得到了保证。半导体工业的发展,为热电制冷提供了质量可靠的制冷元件,同时也促进了半导体制冷技术的进一步发展。在现有半导体电堆性能条件下,优化设计和改进电堆热端散热系统,可取得较为理想的效果,从而为家用冰箱的商品化应用开辟新的途径。 六、结束语 通过对基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究问题分析，进一步明确了半导体制冷在冰箱制冷中的重要作用。因此，在冰箱制冷效率工程领域的后续发展中，要不断 加强半导体的应用，提高冰箱制冷的效率，促进冰箱制冷领域的发展。 参考文献 [1]梁荣光 半导体制冷效率及空间冷量传递特性试验研究 华南理工大学学报 2001年 [2]徐德胜 半导体制冷与应用技术 上海交通大学出版社 1992年 [3]宣向春 半导体制冷材料的发展 制冷技术 2001年 [4]闫朝华 半导体制冷应用在电冰箱上的研究 家电科技 2002年 文档资料:基于半导体制冷的冰箱制冷效率提高的研究 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档:基于高清卡口的高速公路综合监控系统应用研究 基于灰色关联的碎石封层粘结强度影响因素分析 既有建筑供暖系统改造后不热的原因分析及改进措施 加强城建档案管理信息化建设的对策 加强工民建施工 加强公路施工管理的几点思考 加强建筑工程管理的有效方法 管理措施 加强建筑工程管理探讨 加强水利水电工程质量监督的探讨 加强综合管理是搞好境外公司公共安全的有效途径 监理工程师怎样写好《监理日记》 简易铺管船的应用探讨 建设工程监理中的风险因素及其应对措施 建设工程预决算审核问题及建议 建新煤矿柴汶河下压煤开采可行性分析 建筑的色彩 建筑电气工程质量管理与控制 建筑给水排水施工中 最新最全【学术 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 】【总结 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 】 【演讲致辞】【领导讲话】 【心得体会】 【党建材料】 【常用范文】【分析报告】 【应用文档】 免费阅读下载 *本文收集于因特网，所有权为原作者所有。若侵犯了您的权益，请留言。我将尽快处理，多谢。*