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。     

PIV在膜蒸馏系统流场测量研究中的应用

空气隙膜蒸馏系统热容腔内料液的流动状态直接影响到温度和浓度边界层效应,决定系统的膜通量。本文采用三根沿圆周平均分布的入流管,喷管是鸭嘴形,应用PIV系统测试膜面附近流动状态。在5种喷管中心线与热容腔径向夹角β和3种喷管前端和膜面间距离δ下,测试得到膜面附近的速度场数据,并计算得到涡量场信息。结果表明,所研究的膜组件结构参数β和δ对热容腔内料液的流动状态影响很大,适当的热容腔结构参数可以有效地改善温度极化边界层和浓度极化边界层的影响,增大膜通量。研究结果为空气隙膜蒸馏系统热容腔入流装置的优化设计提供了实验数据和研究经验。     

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。     

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.     

气隙式膜蒸馏中空气隙内流动与换热研究

本文针对膜蒸馏实验中开放式的窄空气隙,研究其内流动与换热机理.研究发现,对于开放式的大宽隙比(120:1)空气隙,即使其厚度仅为 1 mm,也会形成向上流动的流场,其流动状态为层流,温度分布为直线分布.空气隙内按实验结果求得的热流密度大于按导热公式计算的结果.本文给出的数值模拟结果与实验结果吻合较好.     

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。     

热电制冷实验的研究

介绍了热电制冷实验的原理和方法．     

半导体制冷箱的三维有限元优化与实验研究

基于ANSYS平台,建立了半导体制冷箱温度场数值分析的三维模型,对制冷箱的内胆形状、制冷片的布置方位、个数、排列方式以及保温层的厚度进行了仿真并优化,再通过具体实验验证。结果表明:当半导体制冷箱的容积为10升时,制冷片安置在制冷箱的顶面,制冷片的数量为3片且呈三角形方式排列,箱体内胆的长宽高分别为320mm、210mm、150mm,保温层的厚度为20mm时,是一种比较理想的结构,能实现半小时内将环境温度(30℃)降到0～5℃的要求。     

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...     

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。     

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...     

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.     

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.     

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.     

超高速大电流半导体开关实验研究

利用自行研制的固态半导体开关RSD,采用电容储能方式,研究了RSD的电压响应时间、大电流特性、电流上升率等。在测试RSD的电压响应时间时,得到了25 ns的电压下降曲线。在主电容电压为8 kV时,得到峰值为10.1 kA、脉宽为34 μs、电流上升率为2.03 kA/μs的大电流脉冲。通过调整主电路,在主电容为3 kV时,得到的电流脉冲峰值为8.5 kA、脉宽为2.5 μs、电流上升率为7.2 kA/μs。结果表明,RSD是一种开通快、通流能力强、电流上升率高的大功率半导体开关器件。     

超高速大电流半导体开关实验研究

 利用自行研制的固态半导体开关RSD,采用电容储能方式,研究了RSD的电压响应时间、大电流特性、电流上升率等。在测试RSD的电压响应时间时,得到了25 ns的电压下降曲线。在主电容电压为8 kV时,得到峰值为10.1 kA、脉宽为34 μs、电流上升率为2.03 kA/μs的大电流脉冲。通过调整主电路,在主电容为3 kV时,得到的电流脉冲峰值为8.5 kA、脉宽为2.5 μs、电流上升率为7.2 kA/μs。结果表明,RSD是一种开通快、通流能力强、电流上升率高的大功率半导体开关器件。     

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。     

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。     

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。