具有半导体制冷的新型膜蒸馏组件性能实验研究

设计了一种新型的半导体制冷空气隙膜蒸馏系统,将具有半导体制冷的冷腔与膜蒸馏系统的热腔有机地结合起来。实验研究了半导体输入电流、冷却水流量及热液温度对通量的影响。实验表明:冷却水流量900 L/h,输入电流8 A时的冷壁温度平均为5℃,制冷面各测点的温差最大只有0.5℃,制冷面温度均匀;实验工况8~12 A,冷却水流量300L/h时,膜通量随半导体输入电流的增大而增大。本文的研究为小型半导体制冷空气隙膜蒸馏系统的理论与应用研究奠定了基础。     

新型热电热泵冷风机的性能研究

设计了一种新型热电热泵冷风机,建立了基于热阻网络法和换热器理论的热电热泵冷风机的数学模型,推导得出了能够有效表征该热电风机制冷性能的多参数耦合方程,并利用该模型分析了制冷片工作电流、散热热阻和新风流量的影响。然后以最大效率和最大制冷量、最小制冷片冷热端温差为综合最优为目标,对以上影响因素提出了最优控制方案,并进一步讨论了热电热泵风机的性能优化方法。该多参数耦合分析方法,对于热电冷风机的研究具有很好的参考价值。     

焊料层对热电制冷器性能的影响分析

热电制冷器广泛应用于热电制冷和热电发电等领域。建立了热电制冷器热电性能的三维有限元模型,进行多物理场耦合计算,考虑热电材料对温度的依赖性,对两种型号的热电制冷器中焊料层部分的结构尺寸进行了不同工况下的研究分析,对比不同焊料厚度和截面边长对热电制冷器最大温差及热电转换效率的影响。结果表明,焊料层截面边长和厚度对热电制冷器的最大温差影响显著,截面边长为热电壁尺寸的0.95～1.007 86范围内热电制冷器的最大温差能提升10 K,并且在0.970 59～0.975范围内达到最佳;厚度为0.08～0.093 3 mm时既能满足经济性又能使热电制冷器的最大温差提高13 K。     

热电发电机驱动热电制冷机联合系统最优性能

用非平衡热力学与有限时间热力学相结合的方法,考虑装置内部的Seebeck效应、Peltier效应、焦耳热效应、傅立叶效应及装置与热源间传热损失,建立了牛顿传热规律下热电发电机驱动热电制冷机联合系统的有限时间热力学模型,得到装置制冷率和制冷系数的解析式.在装置热电单元总数和换热器总换热面积一定的条件下,优化热电单元和换热面积的分配,获得装置的最大制冷率和制冷系数,并着重分析了热电发电机高温热源温度和热电制冷机制冷空间温度对装置最优性能的影响.结果表明,优化可以有效地提高装置制冷率和制冷系数,增大装置极限制冷温差,拓宽装置工作范围.     

空气隙膜蒸馏系统中超声应用研究

首次将超声激励技术用于膜蒸馏系统以提高蒸馏通量,并采用连续和间隙性超声激励研究超声参数对传质传热的影响并探讨其影响机理．结果表明。（１）蒸馏通量随着超声功率的增大而增加;本实验的超声激励可使蒸馏通量提高３０％;连续激励比间隙激励效果好．（２）超声空化、声学流和膜面振动改善了温度和浓度极化并清洗了膜面,这是超声激励提高蒸馏通量的主要机理,其中声学流与空化对温度和浓度极化的改善更为重要．本文还证实了文献１０提出的关于膜蒸馏通量的理论计算公式也适用于有超声激励的情况．     

基于气隙式膜蒸馏的常压吸收式制冷装置性能分析

设计了一种基于气隙式膜蒸馏的常压吸收式制冷装置,通过建立基于装置特性方程的数学模型,分别调整发生-冷凝器中LiBr浓溶液温度、冷却水温度、LiBr浓溶液浓度、气隙宽度和吸收-蒸发器中LiBr稀溶液温度、冷水温度、LiBr稀溶液浓度、气隙宽度等运行参数,模拟计算了运行参数变化对装置性能的影响,分析讨论了装置性能的变化规律。     

微滤膜热质传递的不可逆热力学分析

本文利用非平衡热力学理论分析了微滤中的透膜热质耦合传递现象,建立了相应的物理数学模型,在此基础上,探讨了各种因素对透膜通量及热流束的影响,结果表明:质量流与膜两侧的压差呈正比关系,而与膜温度呈指数关系;热流不仅与膜温度有关,还与膜两侧的压差和温差有关;在膜温度一定时,热流与膜两侧的压差和温差均呈线性关系。     

天基望远镜探测器组件热电制冷系统设计与试验

天基空间望远镜探测器必须采用主动制冷方式以满足其噪声抑制需求.为此,采用热电制冷为核心技术,开展了探测器热电制冷器封装设计、热电制冷器热排散系统设计、热电制冷控制系统设计,并从抑制寄生漏热、降低热电制冷器热排散路径热阻两方面进行了优化,以减小热电制冷器输入功率及辐射散热面积.根据帕尔帖效应、焦耳效应、傅里叶效应,获得了净制冷量、热端散热热阻、热端边界温度等环境特性参数与热电制冷器输入电流、电压、功率等工作特性参数间的关系,并分析了制冷热负荷、热端散热热阻与热电制冷器输入功率间的敏感度.研制了望远镜鉴定产品,并开展了真空热平衡试验.试验结果表明系统设计合理有效,能够将探测器制冷至-75℃温度水平,稳定度可达到±0.2℃.基于环境条件及热电制冷器工作参数等试验数据,对比并修正了热分析模型.研究结果可为类似空间望远镜热电制冷系统的研制提供参考和借鉴.     

操作参数对PEM燃料电池中水迁移的影响

质子膜内水分和阴极多孔电极中液态水含量是PEM燃料电池正常运行的控制因素。本文给出了一个用于研究PEM燃料电池内水迁移的稳态、等温、两相流模型。模型耦合了连续方程、动量守恒方程和物质守恒方程,以及水在质子膜中传递方程。运用试验结果验证了模型的有效性。分析模拟结果表明,增大系统操作压力、升高电池操作温度和降低加湿温度将会使质子膜中水的净迁移通量增大;增大操作压力、降低操作温度和升高加湿温度会增加阴极CTL与GDL界面上液态水含量。     

PIV在膜蒸馏系统流场测量研究中的应用

空气隙膜蒸馏系统热容腔内料液的流动状态直接影响到温度和浓度边界层效应,决定系统的膜通量。本文采用三根沿圆周平均分布的入流管,喷管是鸭嘴形,应用PIV系统测试膜面附近流动状态。在5种喷管中心线与热容腔径向夹角β和3种喷管前端和膜面间距离δ下,测试得到膜面附近的速度场数据,并计算得到涡量场信息。结果表明,所研究的膜组件结构参数β和δ对热容腔内料液的流动状态影响很大,适当的热容腔结构参数可以有效地改善温度极化边界层和浓度极化边界层的影响,增大膜通量。研究结果为空气隙膜蒸馏系统热容腔入流装置的优化设计提供了实验数据和研究经验。     

基于LABVlEW的温差半导体特性测量装置的研制

温差半导体作为一种新型的发电和制冷材料已经为人们所熟知,现有的温差半导体实验教学只能对半导体的特性进行简单的演示,无法进行定量的分析和计算,该装置基于LABVIEW通过第三方采集卡、温度传感器、电表以及温度控制器采集温差半导体制冷与发电的数据并进行分析处理,得出温差半导体的特性曲线和参数。该测量装置操作方便,可对温差半导体特性进行定量的分析和计算,有利于实验教学的改进。     

单级多单元热电制冷机制冷率优化

以不可逆单级多单元热电制冷机为研究对象,综合考虑热电单元内部效应、热电单元尺寸、热电材料物性随温度变化的特性、外部有限速率传热不可逆性,建立了较完备的有限时间热力学模型。在有限速率传热、有限尺寸(给定换热器总热导率、热电单元总数等)约束下,同步优化工作电流、热电单元尺寸和换热器热导率分配,得到装置的最大制冷率,并分析了重要参数对最大制冷率及最优变量的影响,所得结果可为热电制冷机设计提供指导。     

基于LABVIEW的温差半导体特性测量装置的研制

温差半导体作为一种新型的发电和制冷材料已经为人们所熟知,现有的温差半导体实验教学只能对半导体的特性进行简单的演示,无法进行定量的分析和计算,该装置基于LABVIEW通过第三方采集卡、温度传感器、电表以及温度控制器采集温差半导体制冷与发电的数据并进行分析处理,得出温差半导体的特性曲线和参数。该测量装置操作方便,可对温差半导体特性进行定量的分析和计算,有利于实验教学的改进。     

半导体制冷技术原理与应用

半导体制冷（Semiconductor refrigeration）又称电子制冷、温差制冷或者热电制冷，是上世纪60年代后迅速发展起来的一项制冷技术。与普通制冷技术不同，半导体制冷不采用压缩机和制冷剂，不依赖制冷剂的相变传递热量，在直流电流通过具有热电转化效应的导体组成的回路时，利用热量转移特性制冷，是一种科技含量高的全新制冷技术。     

冷头结构对高频热驱动脉中管制冷机性能影响研究

本文介绍了最低制冷温度达60.5 K的高频300 Hz热驱动单级脉冲管制冷机.为进一步提高耦合系统热效率,在数值计算的指导下,系统研究了高频脉冲管制冷机冷头结构对耦合系统性能的影响特性.采用4.0 MPa氦气为工质,在发动机端加入600 W加热量获得了60.5 K的无负荷最低制冷温度,这是目前国际上报道的高频热驱动单级...     

NH_3/CO_2复叠式制冷循环系统的热力性能分析

为研究NH_3/CO_2复叠式制冷系统的热力性能,寻求最佳的运行参数,建立了NH_3/CO_2复叠式制冷循环数学模型,并对系统的运行参数进行了理论计算。基于计算数据,对低温端蒸发温度、冷凝蒸发器内传热温差、低温端冷凝温度及高低端质量流量与COP的相关性进行了分析,讨论了这些参数对COP的影响。研究结果表明:低温端蒸发温度、冷凝蒸发器内传热温差及高低端质量流量与COP存在显著相关性。     

热电材料研究进展

在介绍热电材料制冷工作原理,分析热电材料优值系数的基础上,介绍了300K以下热电材料的研究进展,以及热电材料制冷特点、现状和应用前景．     

无序度对Au/Pd膜热电势的影响

我们用磁控溅射的方法制备了一系列无序度不同的Au50Pd50膜。在13K－300K的温度范围内，我们对不同无序度Au50Pd50膜的电阻率、热电势作了系统的测量，发现热电势随无序度的增加而减小，其温度依赖关系与同种成份的晶态合金的热电势温度依赖关系也很不相同。本文初步分析和讨论了其物理原因。     

吸收器水平管外降膜流动数值模拟研究

建立了吸收式制冷机组吸收器水平管外气液降膜流动数值模型,分析了布液高度、布液孔大小、水平管直径及液体入口速度对液膜流动特性的影响,探讨了不同液体入口温度下液膜表面的温度分布。结果表明:液体铺展过程中液膜前端出现小液滴的分离;液膜厚度随周向角的增加先减小后增加,液膜Y方向速度呈相反的变化趋势;随液体入口流速的增加,液膜厚度增加,管壁下方的"干区"面积随之增加;随布液孔孔径的增大,液膜厚度及Y方向速度增加;随布液高度及降膜管直径的增加,液膜厚度减小,Y方向速度增加;随周向角的增加,液膜表面温度逐渐降低,并随着温差的增加,液膜温度降低幅度较大。     

热电材料研究进展

在介绍热电材料制冷工作原理，分析热电材料优值系数的基础上，介绍了300K以下热电材料的研究进展，分析了热电材料的制冷特点、现状和应用前景．