半导体制冷强化传热研究

对半导体制冷片进行了稳态传热分析,对半导体制冷风冷式散热片的底座厚度、翅片长度、翅片厚度、翅片数目、翅片顶端厚度等结构进行ANSYS模拟分析优化,并通过实验对比得出风冷式、水冷式散热的半导体制冷效率与传统压缩机制冷效率的区别;同时,通过改变风冷式散热半导体制冷的风扇功率、散热片结构等分析优化了半导体制冷的散热模式。     

半导体制冷片制作的高能激光靶屏

 为了用热图法测量高能激光强度的时空分布,设计了将半导体制冷片作为激光靶屏的测量方案。研制了由16个50 mm×50 mm的制冷片组装成的总面积为200 mm×200 mm、总制冷功率超4 800 W的靶屏, 屏四周安装了8个红外标定物用于校正红外图像的畸变。理论上用热传导方程建立了激光辐照半导体制冷片靶屏的加热模型;数值模拟了屏表面温度分布同光强分布的关系,论证了氧化铝陶瓷材料制成的半导体制冷片作为高能激光靶屏的可行性,以及制冷片的制冷功能对测试性能的改善;通过实验验证了研制的靶屏测量光强是可行的。     

大口径片状放大器片箱腔内气体吹扫过程模拟

为更快速地置换片状放大器片箱内部的气体、带走片箱内部因氙灯辐照产生的μm级气溶胶颗粒,以延长钕玻璃增益介质使用寿命,提出了几种不同的片箱隔板气体流道设计并对其吹扫效果进行对比。基于计算流体力学手段和分散相模型,求解了片箱腔内的吹扫流场并模拟了微米级粒子污染物的吹扫过程。片箱隔板采用开孔设计,通过对比分析发现,不同开孔孔径和排列方式的片箱吹扫效果差异明显。当开孔孔径为?14 mm、且上下隔板都采用整齐排列的圆形通孔时,片箱内的气体压力损失更小（424.3 Pa）且吹扫达到百级的时间更短（205 s）。最后片箱吹扫实验显示了采用该结构的片箱其腔内吹扫达到百级的时间为2～3 min。     

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。     

基于半导体制冷技术的LED前照灯散热器设计与优化

针对大功率LED汽车前照灯的结构、性能要求,提出了基于热电制冷效应的散热方案,并对不同类型散热系统散热性能进行了试验研究。结果表明:半导体制冷器对外部风扇风速或冷却液流速的敏感性分别高于风冷和液冷散热装置,模型一(风冷+热电制冷)和模型二(液冷+热电制冷)的制冷片最佳工作电流分别为3.0 A和5.0 A。当环境温度在极限范围(60~65℃)时,计算得到芯片的结温为55.5℃,光通量为1 458.8 lm。所设计的基于热电制冷散热系统可以满足使用要求。     

半导体冰箱热管及变工况控制的研究

详细阐述了分离式热管散热方式和变工况控制半导体制冷片运行参数在半导体冰箱中的应用,并对分离式重力热管散热、半导体冰箱变工况控制与冰箱的制作进行了探讨。实验表明:该冰箱的制冷效率有了较大的提高,实现了整机的高效节能效果。     

HL-2M 真空室保温层设计及安装

基于 HL-2M 真空室烘烤保温要求，通过有限元分析和原型件实验确定采用陶瓷纤维与纳米级微孔材 料组合作为 HL-2M 真空室保温材料。在 30℃时，保温层的导热系数小于 0.027W⋅m⁻¹·℃⁻¹；300℃时，导热系数 小于 0.038W⋅m⁻¹·℃⁻¹。在保温层厚度 25mm、热面温度 300℃且达到稳态时，冷面可控制在 85℃以下，线圈侧的 温度低于 60℃，整体热损失小于 12kW，满足 HL-2M 真空室烘烤需求。      

基于单片机和半导体制冷片的热敏电阻实验

介绍了半导体制冷片的基本结构,基于单片机和半导体制冷片设计了热敏电阻温度特性研究实验,设计完成了温度特性研究系统的硬件电路和软件构造,探讨了单片机和半导体制冷片在物理实验中的应用.此实验平台具有很好的扩张性,可用于设计组成各种温度控制类的实验内容.所完成的温度特性研究实验系统具有集成度高、体积小、使用方便等特点.     

温湿度调节机的冷凝除湿性能研究

热电制冷技术广泛应用于散热、除湿等领域,具有节能环保的优点。针对电器柜的除湿装备效率低下、速率缓慢,严重影响设备的正常运转,对空气温湿度调节机冷端结构进行建模设计以及换热除湿数值分析,重点在翅片结构优化设计,以及进口风速、制冷温度等环境参数控制。结果表明当入口风速为3 m/s、冷端温度为-15℃时,冷凝器存在最佳结构设计尺寸,即翅片长度420 mm、翅片间距5.6 mm、翅片厚度2 mm,冷凝器能达到湿空气最低含湿量为0.024 5 g/kg,进出口最大温差为21.6℃。     

传导冷却半导体激光阵列温度均匀化研究

高功率半导体激光器阵列已经广泛应用于许多领域。Smile效应是由高功率半导体激光器阵列（巴条）本身在封装过程中与热沉之间热膨胀系数（CTE）失配导致的热应力造成的。各个发光点在横向上不在一条直线上,从而导致半导体激光阵列整体发光弯曲。较大的Smile值可以引起光束质量降低、造成光束耦合和光束整形困难。为了降低热串扰实现巴条温度均匀化,我们在传统CS热沉的基础上,引入高热导率铜基石墨烯（GCF）与孔状结构,对CS被动式制冷半导体巴条热应力分布不均导致的Smile效应进行了数值模拟与仿真分析。在热功率为60 W的条件下,一方面,当仅有GCF材料,并且其长度为8 mm时,温差从最初的7.94 ℃降低到3.65 ℃;另一方面,在合理的温升范围内,当GCF的长度为8 mm时,结合增加热沉热阻的孔状结构时,温差进一步降低到3.18 ℃。     

不同实验条件下氯化钙-氨吸附制冷管的性能分析

作为一种低品位热能驱动的绿色制冷技术,吸附式制冷吻合了当前能源环境协调发展的总趋势.文中对所设计的氯化钙-氨吸附制冷管在不同热源温度和冷却方式下分四种情况进行了性能试验:200℃热源温度水冷、200℃热源温度空冷、350℃热源温度水冷和350℃热源温度空冷.按照制冷的速率、可获得的最低制冷温度和制冷温度在0℃以下可维持...     

半导体制冷电脑CPU恒温散热研究

用风冷的方法给CPU降温存在着降温效率低、反应速度慢、风扇的机械转动可靠性差、噪音大等弊病.因此,这里设计了一种用半导体制冷降温的装置来提高CPU的散热效率.它用温度传感器检测电脑CPU温度,当CPU温度超过设定温度的时侯,控制电路供电使半导体制冷块制冷,使CPU温度保持恒定.为防止冷凝结露,采用绝热材料密封导热铜板及...     

基于C8051F120的TEC温度控制系统

文章以C8051F120为核心,采用高精度的PT100温度传感器作为测温元件,在PID温度控制算法的基础上利用第三代制冷技术——半导体制冷设计了一种小型自动控温系统。可以将温度控制在3℃以下,控温精度可达±0.5℃。     

极端高温环境下空气源热泵冷热水机组制冷实验研究

针对现有空气源热泵冷热水机组高温环境运行效果差、效率低、排气温度过高导致停机等问题,设计一套基于准双级压缩循环理论,以R410A为制冷剂的中压补气型空气源热泵冷热水机组。在50℃极端环境温度下,采用中压补气技术,对系统的制冷性能进行实验研究。结果表明:(1)系统出水温度由10℃增至15℃时,制冷量增加77.28%,EER提高59.02%,系统的制冷量、功率和EER均随出水温度的升高而增加;(2)相较不补气模式,系统排气温度由111.9℃降至106.23℃,制冷量由14.14 kW增至16.05 kW,可有效降低排气温度,提升制冷量,能更好提高系统超高温制冷时的稳定性。     

直接膨胀供液制冷系统性能可视化研究

对直接膨胀供液制冷系统的传热性能进行了理论分析,建立了相应的数学模型.在保温体内对-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃的工况进行了实验.分别测得制冷系统的压力、风量、制冷量、及功耗等技术参数,得到在环境温度一定的情况下的传热系数和制冷量的变化关系.并对蒸发器内制冷剂流动状态进行观察.实验表明:直接膨胀供液制冷系统...     

半导体制冷及其在物理实验中的应用

半导体制冷是通过空穴和电子在运动中直接传递热量的固体致冷方式.本文通过半导体致冷型恒温量热器和半导体热电特性实验为例,说明在物理实验中应用半导体制冷技术的设计思路及优势.     

一种两级复叠式低温冰柜的实验研究

以研制工作在-80℃温区的低温设备为目标,搭建了一个两级复叠式蒸气压缩制冷循环低温冰柜,其中高温级循环采用R404A作制冷剂,低温级循环采用R23作制冷剂,两级复叠运行时可在-80℃提供冷量,且系统运行稳定。这种两级复叠式低温冷柜结构简单,在低温医学等方面有较好的应用。文中在合理简化的基础上对试验结果进行了分析,并提出了改进的措施。     

冷源冷量对压缩/喷射制冷系统性能影响的实验研究

实验研究了喷射器的最优喷嘴距及在此条件下,冷凝器进水冷量对喷射器及双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响,同时对双蒸发压缩/喷射制冷系统与蒸汽压缩制冷系统进行了对比研究。结果表明:喷射器引射系数随冷凝器进水冷量的增大而减小,喷射器升压比随冷凝器进水冷量的增大而增大;双蒸发压缩/喷射制冷系统COP_P随冷凝器进水冷量的增加先快速增加后缓慢减小,冷凝器进水冷量存在一个合理值,当冷凝器进水冷量控制在17.81 kW时,系统性能最好;高温蒸发器的制冷量约占系统总制冷量的88%,低温蒸发器的制冷量约占系统总制冷量的12%;在不同的冷凝器进水冷量下,双蒸发压缩/喷射制冷系统比蒸汽压缩制冷系统COP提高约36%左右。     

热声致冷效应演示实验

基于热声致冷原理,利用自制的热声堆,采用常见的材料和仪器,设计了扬声器驱动热声致冷实验演示装置.以空气作工质,在无冷却措施的情况下,系统运行200 s后,实现了13℃的降温及25℃的温跨.     

Anti-Stokes luminescence in heavily doped semiconductors as a mechanism of laser cooling

The anti-Stokes luminescence is a mechanism of the optical refrigeration in semiconductor light sources. The heavily doped semiconductors are considered as a material for the laser cooling. The limitation of this mechanism appears to be connected with a transition from the non-degenerate to degenerate occupation. This transition occurs at higher pumping rate (along with the transition to the optical gain and lasing) and at lower temperature. Thus, the limit for the laser cooling can be indicated. The minimal obtainable temperature is about 60–120 K depending on the doping level. The laser cooling of a semiconductor is impeded by the difficulty of extracting the spontaneous emission from a radiating body that is characterized by large angle of the total internal reflection.