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。     

泽贝克/佩尔捷效应演示实验

应用半导体温差发电模块制作了半导体温差发电演示装置,该装置可直观演示泽贝克效应及佩尔捷效应,同时还具有测量泽贝克系数等功能.     

珀尔帖效应与塞贝克效应综合演示仪

设计制作了珀尔帖效应与塞贝克效应综合演示仪。采用DS18B20温度传感器和WH7016M温度控制器控制制冷温度,利用LabVIEW软件在电脑上显示制冷温度变化曲线。通过电压表电流表显示温差半导体制冷和发电时的电压电流。该演示仪既克服了以往此类演示仪不能定量演示且只能演示一种效应的缺点,又实现了温度变化用计算机图形演示的功能。该仪器操作简单、性能稳定、效果明显,在课堂演示中取得了良好的效果。     

带有压缩机余热温差发电装置的家用空调性能试验研究

世界范围内的能源危机和环境污染日益严重,为了充分利用家用空调系统中的低品位能,提高空调性能,降低空调能耗,对带有温差发电装置的家用空调性能进行了试验研究。试验结果发现:在额定制冷工况下,利用压缩机余热发电装置的空调系统与空调原型机相比输入功率降低43.5W,制冷量提高2.8%,能效比提高9.0%。温差发电装置中发电片冷热端最大温差为17.5℃,平均温差为13.2℃,冷热端温差较小。系统性能还可通过改变冷却方式和优化系统来提高。因此,温差发电技术在家用空调余热回收方面具有广阔的应用前景。     

太阳能光伏-温差发电驱动的新型冰箱模型设计与热力学分析

结合太阳能电池温度特性和温差发电特点,设计了一套新的太阳能光伏发电-温差发电驱动的冰箱模型,该模型包括太阳能光伏电池、半导体温差发电模块、电源控制系统等.根据负载用电需求,做出了光伏发电系统的设计方案.采用热力学基本理论,对该模型进行了工作效率及 火 用 效率的分析.结果发现:能效比COP达到了2.73(一般 冰箱COP为2左右), 火 用 效率也达到42.5%.同时,该系统模型环境效益明显,可以减排CO₂ 1394.2 kg,SO₂     

聚光光伏与温差联合发电装置的研究

针对太阳能量利用率较低的现状,设计了基于砷化镓多结太阳能电池、半导体温差发电片的聚光光伏与温差联合发电装置.通过测量得出单独聚光光伏发电模块在几何聚光比为75时光电转换效率最大,达31.87%;而在加了半导体温差发电模块之后在几何聚光比为112时系统光电转换效率达32.81%,提高了整体光能量转化电能效率.     

空调压缩机余热温差发电系统设计

基于温差发电原理,利用家用空调制冷时压缩机出口的高温气体,设计了一种余热温差发电系统,并将其应用到家用空调中进行了试验研究。试验结果表明:利用压缩机余热发电装置的空调系统与空调原型机相比输入功率降低43.5W,制冷量提高2.8%,能效比提高9.0%。     

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。     

新型热驱动半导体制冷器性能的优化分析

提出一种新型的热驱动半导体制冷器模型 ,以制冷系数和制冷率为目标函数分析其性能特性。计算在不同情况下热驱动半导体制冷器的最大制冷系数和制冷率。进而优化工作电流的最佳范围 ,从而确定热驱动半导体制冷器的内部结构参数。所得结果可为新型的热驱动半导体制冷器的优化设计和最佳运行提供有价值的理论指导 ,可促进热驱动半导体制冷器的开发和在不同高新科技领域中的应用。     

半导体温差发电过程的模型分析与数值仿真

本文提出一种新型的半导体温差发电模型,在温差发电过程的数值模拟中考虑了热电单元之间封闭腔体内空气传热的影响.同时进一步运用有限元的数值计算方法对不同电臂对数和不同型号温差发电模型的温度场、电压场进行了数值仿真计算,并对仿真结果进行分析.结果表明:采用127对热电单元模型计算的能量转换效率随冷热端温差增大而迅速提高,与采用1对热电单元模型计算的能量转换效率之差从冷热端温差为20℃的0.39%提高到冷热端温差为220℃时的5.16%,能量转换效率比1对热电单元平均高出3.02%.冷端温度恒定在30℃时,温差发电芯片的输出电压、功率以及能量转换效率均随着电偶臂的横截面积的增大而提高,且电偶臂冷热两端的温差越大提高幅度也越大,而温差发电芯片内阻则与电偶臂横截面积成反比关系,当温差为220℃时对应的输出功率最高达28.9 W.     

基于典型工况的半导体制冷系统优化方式探讨

半导体制冷的特殊性,使制冷优化探讨对其工程应用具有重要指导意义.文中阐述了作为制冷片工作参数优化依据的最大效率E、等增量I、等功率P、综合最佳S、最大制冷量Q和最大温差T六种典型制冷工况.工况对比分析指出,温差亦是影响制冷性能的重要因素.在讨论各工况应用场合和制冷片损坏机理的基础上.探讨了温差优化和供电与控制方式优化措...     

利用LNG冷能温差发电的研究

LNG气化过程释放出大量的冷能,传统气化方式直接将冷能释放到环境中,造成能源的浪费。本文将半导体温差发电技术应用到LNG空温式气化器当中,设计了带温差发电装置的新型翅片管,并进行了建模与计算。结果表明,新型翅片管比传统翅片管管外壁面温度升高了15.9~23.7 K,有利于抑制气化器的表面结霜问题,但完成相同气化过程所需换热管的长度增加了49%;同时发现液相区、两相区发电性能相对较好,发电效率达到0.9%以上,发电功率密度达到8.0 W/m以上。     

菲涅耳聚光下半导体温差发电组件性能研究

采用菲涅耳透镜汇聚太阳辐射,提高半导体温差发电组件的热端温度,冷端利用散热片进行散热.从热流密度的角度建立了半导体温差发电片理论分析模型,实验基于稳态的条件下,忽略冷热端之间以及电臂间的空气对流和辐射,研究菲涅耳聚光下半导体温差发电组件的性能,推导出了半导体温差发电片的温度梯度d T/dx关系式,获得了输出电流、输出功率及热电转换效率的表达式.研究表明:随着电阻比率a(RL/R)的增大,半导体温差发电器件的输出电流I减小,输出功率P和转换效率ηhe先增大后减小,且在a=1时,其输出功率和转换效率最高.随着温差比率b(?T/T_(H2))的增大,无论a取何值,其输出功率P和转换效率ηhe均增大.实验研究中,半导体温差发电片应偏离菲涅耳透镜焦平面一定距离以获得较好输出特性.通过温差发电片的不同串并联组件可获得相应输出电压.     

SP1848温差发电片的实验研究

用自制的温差发电实验仪测量了 SP1848温差发电片在不同温差(10 ℃、20℃、30℃、40℃、50℃)下的电学输出特性数据。测试结果表明:输出电流与负载R成反比;输出电压先随负载迅速增大,然后逐渐趋于饱和,输出功率先随负载从0迅速增大至最大值(负载电阻8-15Ω区间达到最大值),然后逐渐衰减至0;最大输出功率随温差呈非线性关系,可用二次函数进行拟合。实验结果显示,所制备的温差发电实验装置数据合理,较为准确,可以运用到实验教学中。     

基于一维弹道导体的三端纳米线制冷机的性能优化

基于一维弹道导体,建立了三端纳米线制冷机模型.该模型是由一个中间空腔和左右电子库组成,中间空腔和两电子库通过一维纳米线导体进行连接.利用朗道方程和基本热力学公式推导出两电子库之间电荷流和能量流的表达式,进而得出该制冷机模型的工作区间,然后分析其性能特征并讨论制冷机性能优化.研究表明:不同的参数下该制冷机会有不同的制冷区间,但每个制冷区间都存在一个温差上限,超过该温差,此装置将不能进行制冷.制冷率随制冷系数变化的特征曲线为回原点扭叶型曲线,这为衡量该制冷机性能提供了重要指标.尽可能减小纳米线的能级宽度会提高该制冷机的工作性能.     

一种微型温差电制冷器建模与性能分析

温差电制冷技术广泛应用在半导体的降温和制冷中,但由于半导体器件的尺寸越来越小,导致传统的温差电制冷理论和方法不再适用新的环境,尤其是在微型半导体器件中,非线性的热传导规律导致制冷模型和分析方法都发生了改变.文中在深入研究了微型半导体器件中,温差电制冷技术的工作原理和过程.在此基础上,提出了一种微型温差电制冷器的建模方法...     

温差电现象物理教学演示仪

利用半导体制冷片既可由温差产生电能输出又可由输入的电能制冷的原理,研制了可用于物理教学演示的温差电现象演示仪。     

半导体冰箱冷热端散热条件实验研究

半导体制冷器件是一种高热流密度元件,在红外测量、低温超导、生物医学、空间技术等领域有重要的应用,还可开发成专用制冷装置,适用于野外施工、勘探,考古以及郊游等户外活动食品饮料的保鲜,也可用于食品、饮料及医用疫苗等的冷藏。在给定工况下,通过改善半导体器件的冷热端散热条件,可使系统制冷量和制冷性能系数大幅提高。本文设计了实验装置,特别设计了8种实验工况对采用强迫对流换热和热端采用热管换热器散热的实际半导体制冷装置进行了实验分析,提出了改善半导体制冷元件散热条件的具体措施。     

应用于低温领域的双温复叠式制冷循环

双温复叠式制冷循环可以用于低温领域中需要提供两个不同制冷温度的场合。首先介绍了双温复叠式制冷循环的原理和组成,然后建立了双温复叠式制冷循环的热力学模型,通过热力计算分析了冷凝温度、低温部分蒸发温度、蒸发冷凝器传热温差、流经高低温蒸发器质量流量比、过热度和过冷度对该循环性能的影响。     

基于塞贝克效应的热电转换装置

温差发电是一种新式的环境友善型能源技术,可以将废热转换为电能.本文设计了基于塞贝克效应的热电转换装置,实现了温差发电.基于单片机系统和OP07芯片设计了有源I/V变换电路,将温差发电输出的电压信号在LCD1602液晶屏上显示,并计算出不同温度差输出的电功率.实验结果表明热电转换输出的电压随着温度差变大而增加,且呈线性关系,单片发电片的热电转换效率达到0.11%,使用热电转换装置可以给用电量较小的设备供电.