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.     

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.     

过冷技术在蒸气压缩制冷系统中应用的研究现状

分析了在压缩蒸汽制冷循环中增加液体制冷剂的过冷度后,对循环制冷性能的影响;综述了机械式过冷、依靠自身冷量过冷、冰蓄冷式过冷和基于热电原理的过冷四种过冷方式的研究现状。通过对比发现,这些过冷方式一方面以牺牲一部分制冷量来获得过冷,另一方面则是增加了能量的消耗,对整个系统而言并不一定能达到节能的目的。然而对于基于热电原理的过冷技术而言,热电元件结构简单、运行稳定,在很小的温差下,具有很高的制冷效率;但是其热端散热不佳,是制约其制冷效率低的主要原因,文中提出采用热管为其散热,保证热电元件在高效率下运行,可以达到节能的目的。     

热电效应演示实验

本研制了用于物理教学演示半导体热电效应的热电转换实验仪,该仪器既可直观地演示半导体的热电效应,同时列展示出半导体制冷的诸多优点。     

太阳能技术在汽车空调上的应用

针对国家对环境污染及能源有效利用的重视,提出了现有汽车空调存在的问题,通过分析日渐成熟的高效太阳能电池技术、充放电控制技术,特别是具有高光电转化效率材料的不断涌现,以及嵌入式单片机技术的不断创新,为实现汽车空调热电制冷以及太阳能天窗的商业化应用提供了必要的技术支持,从而解决现有的蒸汽压缩制冷所面临的制冷剂替换及耗油问题,实现环境的保护和能源的有效利用。     

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。     

21世纪制冷的创新热点

热效应材料冷却技术具有环境友好特征,有可能取代传统制冷技术,但使其廉价和实用仍是一个重大挑战。热效应材料制冷的核心工作物质是各种特色固体材料,它们在压力、电场或磁场的往复作用下,可以从制冷对象的冷端吸热,并将这些热量带到热端,进而放出热到环境中。上述固体制冷循环是环境友好的,与我们今天在冰箱和空调中使用的氟利昂类挥发性液体制冷剂不同。现行冰箱和空调,当它们被废弃时,泄漏的氟利昂等对气候变化产生的负面影响,甚至超过二氧化碳。     

膜蒸馏与热电制冷耦合传质通量分析

分析了膜蒸馏与热电制冷耦合关系,获得耦合的充要条件为热电制冷器应提供充足制冷量及较大温差。通过拟合温差和传质通量及冷端冷负荷分析,建立了热电制冷与膜蒸馏过程耦合的热量平衡方程及耦合特性参数方程,定义了耦合特性参数、耦合工况。理论分析表明,随着制冷温度的增大,膜蒸馏通量预测值的最大值先增大后减小,当制冷温度为279.65 K、热腔入口工质温度为362.15 K时取得最大值65.99 kg/(m~2·h)。本文为热电制冷膜蒸馏实验研究奠定了基础。     

分相式热虹吸油冷却系统性能分析

对于螺杆式压缩制冷机组,润滑油的冷却是机组稳定、可靠运行的保证,而在几种冷却方式中,分相式热虹吸油冷却系统最适用于螺杆式压缩制冷机组。建立了分相式热虹吸油冷却系统的数学模型,研究了螺杆式压缩制冷机组的冷凝温度、液位高度差和连接管管径对系统换热性能的影响。结果表明:油冷却系统的换热量先随着液位高度差的增大而增大,然后保持稳定;连接管管径从32 mm变化至42 mm,油冷却系统的换热量提高12.2%～19.7%;冷凝温度升高会导致油冷却器内制冷剂的蒸发温度升高,削弱制冷剂和润滑油之间的换热能力,导致换热量降低。     

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．     

制冷系统油循环率的测量方法

油循环率直接关系到制冷压缩机的性能评定,同时也会对制冷循环中制冷剂的热物理性质、换热器制冷剂侧的传热效果等造成影响,是制冷系统的一项至关重要的评价指标。该文系统总结了制冷系统油循环率的测量方法,并进行了详细的阐述与比对,对最新的光学测量技术也做了介绍。     

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。     

不同类型的添加剂对制冷效能的影响分析

为了提高溴化锂吸收式制冷系统的制冷效率,通常在制冷剂中添加表面活性剂,以提高制冷系统中溶液蒸发、吸收和冷凝过程中热量传递效率.通过研究溴化锂吸收式制冷系统的工作原理和工作过程,得到了活性剂对制冷性能影响关系式.在此基础上,对戊基甲醇、正六醇和1-羟基己烷这三种添加剂的制冷性能进行对比测试,实验表明添加浓度为150ppm...     

半导体制冷演示实验

研制了可用于物理教学演示的半导体制冷演示仪，半导体制冷器是纯固体制冷源，既能制冷又能制热，体积小，重量轻，使用方便，无污染，有广泛的应用前景，本仪器着重演示半导体制冷的优点。     

采用非单一吸附式制冷方式的研究现状与展望

固体吸附式制冷是一种可直接利用余热作为驱动热源和使用天然制冷剂的制冷方式,它对环境保护与节约能源具有重要意义,吸附式制冷技术目前已成为国际上普遍关注的一个学术方向。其中,采用其他以热能为动力的制冷循环方式与固体吸附式联合制冷在制冷领域已成为一个重要方向。首先介绍非单一吸附式制冷方式的总体研究进展,随后对其未来研究和应用发展方向作了展望。     

不可逆热电制冷循环的性能优化准则

考虑了热电制冷循环中热阻、热漏和焦耳热等主要不可逆性，引入了特征参量功率消耗比r，借助装置设计参量X表征了内、外不可逆性，利用有限时间热力学建立了制冷功率、制冷系数与特征参量之间的基本优化关系，导出了协调制冷功率与制冷系数的参量r、X以及电流I的优化准则。     

热电材料研究新进展

<正>基于半导体材料的塞贝克效应或帕尔贴效应可实现热能与电能直接相互转换,包括热电制冷和热电发电两种应用形式。热电制冷器件具有结构紧凑、无噪声、无磨损、无泄漏等特点,已广泛应用于局部冷却或温度控制;热电发电器件可为无人区信号发射装置、深空探测器、植入式医疗器械等提供电源,更重要的是可以作为一种实现余热能量回收、降低能源消耗的新型发     

工程车用空调器的设计及主要生产工艺

本特种工程车用空调器采用蒸气压缩制冷原理,即利用液态制冷剂吸热汽化产生制冷效应,利用车上的发动机作为驱动源,通过皮带传动带动压缩机工作,使制冷剂在系统内产生循环,通过换热器与空气进行热交换,从而实现车室的降温要求。制冷剂采用新型环保制冷剂R134 a,整机结构紧凑、性能可靠、换热效率高。     

新的高功能热电制冷材料——CsBi4Te6

热电效应制冷具有体积小、无运动部件和操作方便等优点，与注重环保和节能的国际趋势相适应，有关研究受到了世界各国的高度重视. 在亚室温区(200—300K)实现制冷与我们生活的关系最为密切.不幸的是，该温区的热电制冷材料，其性能在过去的30年中一直没有得到优化发展.通常，用无量纲组合参数ZT来衡量热电材料性能的优劣，其中T是绝对温度，Z=(α2σ)/(κ)，α是Seebeck系数(单位V/K)，σ是电导率(单位1/Ω*m)，κ是热导率(单位W/m*K).