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。     

纤维膜在膜蒸馏过程中的膜内毛细冷凝现象

膜蒸馏过程中的膜内冷凝现象是该技术在实际应用中不可忽视的一个重要问题。本文以疏水化改性处理的纤维膜作为研究对象,采用实验现象观察和理论分析并用的方法,研究了纤维膜在膜蒸馏过程发生膜内毛细管冷凝的影响因素包括膜蒸馏模块结构、蒸馏膜参数、热力学参数,探讨了毛细冷凝对膜蒸馏的影响。实验表明毛细冷凝可以在膜蒸馏过程中发生,但并不终止膜蒸馏过程,而是减小了传质系数。毛细冷凝容易发生在蒸馏膜厚度小、热料液温度高、冷却液温度低或气隙小的情况下。实验结果和理论分析表明,传质系数实验值的降低可作为膜孔内发生毛细冷凝的判定依据。通过简化蒸气在疏水多孔介质的传递过程,建立了膜蒸馏过程发生毛细冷凝时的传质平衡模型。     

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.     

圆锥形热电臂的热电制冷器制冷性能和热应力分析

建立了三维圆锥形热电臂的热电制冷器的有限元模型,考虑了热电材料对温度的依赖性,研究了输入电流和热电臂的几何形状对圆锥形热电臂的热电制冷器制冷性能和热应力的影响,并与传统矩形做了对比。研究结果表明,圆锥形热电臂形状的设计能减小热电制冷器的最大热应力,热端铜片与焊料连接处热应力较大容易遭到破坏,适当增加热电臂的高度和冷热端横截面积之比可使冷端温度分别降低11.56 K、9.5 K。优化后的圆锥形热电臂的热电制冷器与矩形相比,冷端温度降低了1.53 K,最大热应力减小了8.9%,制冷性能提升的同时最大热应力也有所减小。     

双制冷片热电制冷模组布局优化研究

对两个热电制冷片的制冷模组进行数值模拟,分析制冷片中心间距对热耦合强度的影响;通过有限元仿真,对比分析热电制冷片中心间距和偏置距离差异对其性能的影响。结果表明：制冷片的中心间距能显著影响热耦合强度,热耦合强度随着中心间距的增大而降低;制冷片的热布局优化能使制冷模组的实际工作性能提升,在热电制冷片中心间距为100 mm,偏置中心线距离为10 mm时,模组工作性能最佳。在工作电流3 A时,相比于两片热电制冷片邻接布置,冷热面温差降低了11.66%,制冷量和制冷效率分别提升了6.76%和9.21%。     

基于分布式的热电制冷方案与效能分析

研究了单个热电制冷控制单元的设计原理和工作机制,详细分析了热电制冷单元散热模型和主要参数之间的关系式。在此基础上,提出了基于分布式的热电制冷控制单元的工作原理和制冷效果,并以非均匀产生热量的电子芯片为散热对象,论证了基于分布式热电制冷控制方案的可行性,并通过实验测试验证了制冷效率在非均匀产生热量的芯片中更高。     

热电制冷摄像机制冷系统研究

介绍了摄像机热电制冷设计必须考虑的问题 ,研制了性能与同类进口产品相当的摄像机的热电制冷降温、恒温系统。实验结果表明 :该系统对 2 0 0 m W的热负载可以提供 - 40℃以内的稳定恒温 ,温度的控制精度达 0 .1度 ,可作为高性能摄像机及其它成像系统的配套设备。     

基于减压膜蒸馏除湿溶液再生过程实验研究

用LiCl溶液作为除湿溶液进行减压膜蒸馏(VMD)溶液再生实验。研究了溶液温度、浓度,纤维膜的长度、数量对膜通量、传质系数、截留率和再生能力的影响.结果表明,溶液的温度对VMD的再生性能有很大影响,再生能力从0.1%升高到0.8%～1.2%,水通量、传质系数也随再生温度的升高而增大.在相同的再生能力下,30%LiCl溶液的再生温度比20%LiCl溶液高约7℃。为了提高高浓度溶液的再生效果,可以适当提高再生温度.此外,溶液的水通量和再生能力随着膜数的增加先降低再增加。因此,合理选择数量的纤维膜可以不仅节省材料,还可以提高再生能力.     

质子交换膜燃料电池-热电制冷混合系统的生态学研究

本文基于生态学准则对稳定运行状态下的混合系统(由质子交换膜燃料电池(PEMFC)与热电制冷装置(TEG-TEC)组成)进行了优化研究,考虑了PEMFC电化学反应中的过电势损失和TEG-TEC内部的不可逆损失,导出了PEMFC工作电流密度与TEG-TEC电流之间的关系以及混合系统的等效输出功率和生态学性能系数(ECOP)的表达式,ECOP表示为混合系统单位可用能损失率的等效输出功率。通过数值计算,给出了混合系统的优化工作区间。结果表明,混合系统的最大功率密度P_c^*和生态学性能系数比单独工作的PEMFC分别提升了1.42%和4.47%。最后研究了工作温度、工作压力、热电元件数量及汤姆逊效应对混合系统性能的影响。     

中空纤维膜换热器传热传质性能的实验研究

中空纤维膜换热器可同时实现传质传热, 该换热器可应用于吸收式制冷系统以改善制冷性能. 为探究该膜换热器在溴化锂吸收式制冷系统的运行工况下的传热传质特性, 搭建中空纤维膜换热器性能测试实验台, 采用控制变量法探究在热侧不同入口溶液流速、温度下该换热器的传热量及膜通量变化规律特性. 结果表明: 在热流体其它参数保持不变的情况下, 中空纤维膜换热器热侧溶液的入口流速由3.05 m/s 增至3.30 m/s 时, 换热器总传热量与膜通量均随之加大, 增幅分别为16.0%和2.2%; 该膜换热器的总传热量在冷侧溶液与热侧溶液入口温差10°C 至15°C 内, 增幅达到18.9%, 而膜通量受膜两侧溶液的入口温差变化影响较小, 增幅仅3.1%. 研究表示: 温度的变化对中空纤维膜换热器的传热传质性能影响更为显著, 而流速的变化对水分子的运动影响较小.     

环形热电制冷无量纲分析和性能评价

结合能量和?理论,通过无量纲分析构建了环形热电制冷系统的热力学模型,分析环形热电制冷系统的制冷性能.探究环形热电制冷器在不同无因次参数如无因次半径、无因次电阻和优值系数下冷却温度和冷却效率.结果 表明:冷端温度和冷却效率受到以上关键参数的影响,并且随着无因次制冷量的增长,环形热电制冷系统的制冷性能有一定的提升,当无因次...     

基于热电制冷效应的光伏热水系统效能分析

基于热电制冷效应的光伏热水系统,主要由太阳能光伏电池板、太阳能数字控制器、温度监控及开关转换控制器、热电制冷模块组成。文中通过采用国产应用较为成熟的三元碲化铋-碲化锑固溶体合金作为材料,来设计热电制冷模块并计算出系统的制冷系数和供热系数,得出系统供热功率是传统电加热功率的1.98倍,与传统热泵一样,系统供热系数可达3.03,都具有较高的性价比。最后通过CFD软件进行简单模拟校核,结果表明:添加热电制冷模块后,温度明显下降,光电转化效率提高8%左右,运行更加稳定,为热电制冷技术在太阳能热水系统后续研究提供必要的理论依据。     

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。     

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.     

微槽群相变与热电制冷结合的激光器冷却系统

本文运用微槽群复合相变和热电制冷(TEC)技术来实现激光器系统低温下的高热流密度散热.通过对不同工质在不同充液率下的实验研究发现,工质和充液率对系统的运行状况有重要的影响.在选用甲醇作为循环工质,并且在系统充液率为1.5的情况下,系统能够达到所需的散热冷却效果;本文实验分析了冷凝器的工作状况对蒸发器表面温度的影响,提出通过提高TEC制冷片的制冷量和强化铜散热片的散热能力来降低冷凝器的温度,进而降低蒸发器的温度.     

膜蒸馏系统中热容腔结构参数优化的试验研究

旋转入流方式冲刷膜面的膜组件结构是可以调节的,本文应用正交试验设计方法进行试验设计,通过PⅣ试验确定了最佳结构参数。为了考察对膜面的冲刷效果,计算得到流场平面上每一个点的切向速度和径向速度。分析表明,在结构一定时,随着流量的增加,切向速度增大,有效冲刷面积增大,可以更好地破坏温度极化和浓度极化。从试验结果中选择了切向速度均值较大的29~35组,在鸭嘴体入口速度0.303 m/s时,非常直观地分析出第32组是最优结构。结论为膜组件结构的优化和系统效率的提高提供了依据。     

压缩式热泵膜蒸馏系统的分析与实验研究

本文将探索应用减压膜蒸馏技术制取纯净水,同时采用压缩式热泵回收水蒸气冷凝潜热用于加热原料液,以提高能源利用率的可行性。压缩式热泵系统以R142b为工质,在热源(原料液)温度为55~65℃、冷源(水蒸气)温度为30℃-50℃的条件下,系统的COP可达3.0以上,系统单耗173 Wh／kg。与TIMES相比,不仅提高了产水率,而且明显降低了系统的单耗。指出了进一步降低制冷温差,提高系统运行经济性的技术途径。     

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。