热电制冷技术研究与应用

热电制冷技术是一种主要基于帕尔贴效应的新型制冷技术,由于其具有结构简单、制冷迅速、寿命长等优点,热电制冷技术受到了越来越多的关注。通过对国内外相关文献的研究,对热电制冷技术的原理进行了阐述,并对热电制冷的应用和性能优化两方面的发展进行了综述。     

新型半导体制冷肾脏灌注保存箱的实验研究

低温灌注保存箱可保证移植肾在摘离人体后的质量,而目前存在的保存箱内温度不均、设备运行时间短等不足会影响移植肾的保存质量。针对这些不足,通过加装一套小型半导体制冷系统,该保存箱可在两小时内将箱内仿离体肾脏降至4℃,并稳定运行时长达35小时。实验结果表明,新型保存箱提升了使用性能,离体肾脏保存温度得到保障,病人术后生存质量和存活率也得以提高。     

动态仿真在大型低温氦制冷系统中的应用

大型低温氦制冷系统仿真作为系统设计、分析、优化以及控制系统调试、创新的工具日益受到重视。仿真的可信度依赖于物性和模型的准确。首先简要地介绍氦物性参数的计算方法,比较了不同方法的适用范围和优缺点,为物性选取工作提供指导。其次,概述大型低温系统单元建模的方式以及常用流程模拟算法。以国内外各个仿真模拟器的建立和完善过程为主线,重点综述了近10年来氦低温系统仿真的研究进展和突出成就,并指出了各个仿真模拟器的特点和存在的问题。最后,总结了目前仿真的主要研究内容并对未来的发展方向进行预测。提供了大型低温系统中应用动态仿真的整体思路,为今后的科研工作提供指导。     

高压电阻型超导限流器制冷工质中的气泡研究

电阻型超导限流器具有结构简单、响应快、正常态无阻抗等特点,是解决电网故障电流超标的技术方法之一。面向高压应用场景,由于系统电压水平高、限流过程中产热多,产生了一些异于中低压应用场景的新问题,制冷工质中的气泡问题就是其中之一。文中总结讨论了工质在正常工况下和限流过程中的气泡由来和规律,分析了气泡对系统电气绝缘和机械安全性等可能产生的影响。文中提出的问题,是高压电阻型超导限流器实用化研究亟待明确解决的问题。     

半导体制冷加风机搅拌的惯导平台温控系统设计与实现

为提高惯导设备的环境温度适应性,提出了一种基于半导体制冷技术的惯导平台温控设计方法,给出了温控系统的结构形式,采用了粗级与精级两级温控措施和加搅拌风机的方法,建立了等效模型并基于有限元分析方法进行了热流场仿真分析,最后温控试验结果表明,在55℃的高温环境下利用半导体制冷技术可以使IMU内部的光纤陀螺周围温度控制在45±0.1℃,验证了此温控设计的合理性和在惯导平台上应用的必要性。     

氮低温制冷循环系统在大科学装置中的应用与发展

大科学装置中低温设备的氮低温冷量需要日益快速增长,为减少能耗和保障装置的长期稳定运行,基于大科学装置氮低温系统运行需求,介绍了氮低温制冷循环系统在国内外大科学装置中的应用情况,总结了目前大科学装置中应用氮低温制冷循环系统的研究现状,并探讨以氮制冷机为核心的氮低温制冷循环系统在未来大科学装置中发展方向。     

G-M制冷机驱动设计

为了使G-M制冷机在一定的氦气循环压力下提升制冷速度,通过对G-M制冷机(CTI-350C型)进行分析,运用变频和移相手段,设计并研制了低成本、便携的小型制冷机驱动,在输出频率为50 Hz时,制冷机空载条件下降温时间与M600压缩机驱动时降温时间相同;在60 Hz和70 Hz时,缩短了制冷机在空载条件下的降温时间20%以上,并具有过载保护功能。     

新型液氦温区热声驱动制冷系统研究

提出一种采用气液耦合谐振子的新型热声驱动制冷系统,理论上首次实现液氦温区制冷。模拟结果显示,系统最低无负荷制冷温度达到5.9 K,为目前热声制冷系统的最低记录。本文首先基于数值模拟优化了新型热声制冷系统结构参数;然后,分别揭示了系统内部关键参数的沿程分布以及热力学性能的影响规律。本研究填补了热声制冷技术应用于液氦温区的空白,有望为航天、低温电子器件及氢能源利用等领域中的新型热驱动制冷机奠定理论基础。     

空分压缩余热自利用的理论增效极限研究

大规模空分系统中,利用各级空压机出口的低品位余热,经热驱动制冷循环转换后反馈用于冷却各级入口,可使实际过程进一步趋近于理想的等温压缩过程,实现压缩余热自利用和压缩过程自增效的目的。以10万规模空分中空压系统的余热回收为例,基于气体压缩和热功转换基础理论,构建理想情况下压缩余热反馈增效的热力学模型,分析该方法对压缩过程的理论增效极限。进一步,研究了压缩机级数、环境温度等关键因素对于压缩效率提升的影响规律。结果表明,在热机循环冷端温度和制冷循环热端温度为40°C的条件下,当环境温度为20°C时,四级自增效流程的理想节能率可达5.39%。此外,节能率与压缩机级数和环境温度分别呈负相关和正相关。整体而言,此方法理论上可达到的节能效果显著,具有较大的发展应用潜力。     

基于低压补气的变转速冷藏系统的性能研究

针对冷库运行过程中出现的压缩机排气温度高、系统性能衰减等问题,设计并搭建了基于平行流换热器的低压补气冷藏系统实验台对冷藏系统在低压补气和不补气状态下压缩机转速对冷藏系统综合性能的影响进行了分析.结果 表明:随着压缩机转速的增加,两种工况下压缩机排气温度都会增加,在补气模式下排气温度增加了5％,在不补气模式下增加了7.8％;冷藏系统的制冷量也会随之增大,在补气模式下制冷量增加了43％,在不补气模式下增加了25.9％,低压补气模式下增加的制冷量更大一些;压缩机功率随转速的增加而增大,且两种模式下增幅接近,在补气模式下压缩机功率增加了27.44％,在不补气模式下增加了27.34％;另外随着转速的增大系统COP呈现先增大后减小的趋势,在转速为3500 r/min处趋于稳定.