半导体制冷空调器设计的关键技术分析

本文介绍了半导体制冷的基本原理、国内外发展现状,通过对近十年来的专利进行统计,发现半导体制冷技术越来越受到人们的青睐;本文对目前半导体制冷空调器开发的关键技术进行了分析和总结,包括半导体制冷材料的性能、半导体制冷的强化传热问题,采用水冷散热对半导体制冷性能的提高更具实质性的意义。对半导体空调制冷量的设计进行了理论计算和分析,为今后深入研究半导体制冷空调器提供了可借鉴的方法。     

半导体制冷研究综述

半导体制冷主要是帕尔帖效应在制冷方面的应用,半导体制冷的主要优点是:制冷迅速,操作简单,可靠性强,容易实现高精度的温度控制,无污染等.尤其适用于制冷量不大,又要求装置小型化的场合.目前,广泛应用于国防、科研、工农业、气象、医疗卫生等领域,实现对仪器仪表、电子元件、药品、疫苗等的冷却、加热和恒温.本文通过半导体制冷与机械制冷比较说明半导体制冷的优点和特点.针对半导体制冷的特点和应用现状,通过研究国内外的相关文献,从影响半导体制冷效率的主要方面:理论、材料、结构方式、传热方式四个方面进行综述,从中总结了半导体制冷研究的热点和成就,归纳出当前半导体制冷研究存在的问题,提出影响半导体制冷的主要因素即:高优值系数材料,复杂的多参数工况以及冷热端散热方式与设计.为今后进行深入研究半导体制冷提供了可供借鉴的研究方向和方法.     

半导体制冷在氡室温度调节系统中的应用

对蒸汽压缩式制冷法和半导体制冷法进行了比较,简述了适用于氡室温度控制的半导体制冷法的原理,并用实验结果对半导体制冷法的制冷和加热效果进行了直观的阐述。     

水冷式半导体冰箱制冷性能的研究

研究了水冷式散热方法对半导体冰箱制冷性能的提高.以常用的半导体小冰箱为实例,分别测试了在风冷、循环水和恒温水条件下小冰箱的制冷性能.结果表明,水冷制冷效果明显优于传统风冷式,且其制冷性能与冷却水的温度有关.水温越低,半导体制冷器的制冷效率越高,制冷温度越低.当冷却水温度为171 ℃时,水冷半导体小冰箱很快达到冷冻.建立了水冷式半导体冰箱的制冷模型,计算分析了在不同恒定冷却水温度下半导体制冷器冷端温度随时间的变化关系,并将理论结果与实验测量结果进行了拟合分析,发现理论模型与实验测量结果一致.研究结果为水冷式半导体冰箱制冷性能的提高提供了实验和理论依据.     

CPU热管散热器对半导体制冷片制冷效果的影响

采用CPU热管散热器作为半导体制冷片热端的散热元件,研究了该热管散热器在不同倾斜角度时半导体制冷片的制冷效果。实验结果表明：热管散热器在不同倾斜角度时,半导体制冷片均可正常工作。此外,当强化热管散热器与环境的热交换时,半导体制冷片的制冷效果更佳。     

半导体制冷在空调中应用的研究

本文针对半导体制冷方式在空气调节中的应用进行了性能分析,提出改善半导体制冷系数的基本方向是改进半导体材料性能。目前,可通过改善传热条件,提高半导体制冷的性能。     

太阳能半导体制冷的实验研究与数值分析

建立了以水为热交换媒介的太阳能光伏半导体制冷模块实验系统.制冷装置模块化,用以适应制冷功率变化较大的不同空间布局,通过太阳能光电半导体制冷实验获得了不同工作状态下电流、制冷量、制冷系数等重要参数,该参数可为确定系统最佳工作区域提供可靠依据.给出了太阳能热电制冷系统组合方案,介绍了一种新型组合式半导体制冷器和半导体热电发电装置,其数值计算的结构参数、最大制冷系数和制冷率等重要参数以及热电器件最佳工作区域和结构参数的最优范围,可为系统优化设计的配置提供理论上的指导.     

基于半导体制冷的小型制冷系统研究

目前采用半导体制冷的小型制冷装置,都有效率不高的缺点,而对于半导体制冷的研究,大多都是对于半导体元件的热端的散热系统进行优化设计。在对半导体制冷技术原理分析的基础上,针对基于半导体制冷的小型制冷装置,采用增大冷端的对流换热面积和提高冷端的对流换热系数的方法来解决冷量传递问题,提高小型制冷装置的工作效率。     

基于DS18B20温度传感器的半导体制冷装置研制

针对大空间半导体制冷装置设计问题,研制半导体制冷系统和温度监测系统。系统采用分布式DS18B20温度传感器,实现制冷装置温度的智能控制与调节,得到在不同电流下制冷片两端的温差及箱体内平均温度随制冷片工作时间的变化情况。试验结果表明:温度监测系统实时性好,控制精度高,为分析半导体制冷片制冷性能提供数据依据,为研制装甲车辆驾驶舱半导体制冷装置奠定理论与试验基础。     

太阳能半导体制冷装置设计与性能分析

以研究太阳能半导体制冷空调为背景,设计了一种小型太阳能半导体制冷装置。制冷装置由制冷部分和温度测量控制部分两部分组成,主要针对制冷片的安装方法、控制匹配器和温度控制电路的设计方法、半导体制冷片制冷性能的影响因素开展研究。通过制冷装置实验,得到了制冷片在不同电流工况和散热条件下两端的温差及箱体内平均温度随工作时间的变化曲线。实验结果表明,制冷片工作电流的选择要与制冷系统的散热强度相适应,而且应适当增加制冷片冷端的散冷能力,才能达到良好的制冷效果。     

半导体制冷与固体除湿结合装置的性能探究

半导体制冷（又称热电制冷）因为降温迅速、易于控制等优点,广泛应用在工业生产、日常生活等方面。而热端散热效果成为制约半导体制冷效率的主要因素。半导体制冷在空气除湿领域的应用研究日趋深入,但传统的冷却除湿要求半导体冷端温度较低,使半导体制冷效率降低。建立半导体制冷（热管排热系统）、固体吸附剂结合的除湿模型,通过6级半导体制冷与热管散热系统的实验装置对干工况进行模拟验证,再模拟固体除湿工况在不同输入电流下的性能。模拟结果表明：当除湿量与文献中半导体冷却除湿装置相同时,该半导体与固体除湿结合的模型的系统COP为1.78,明显高于文献中装置的COP。说明结合固体吸附剂后可以加强传质动力提高冷端温度,从而提高系统性能。     

热电制冷在笔记本电脑散热系统中的应用

随着社会经济的发展,制冷空调行业有了长足发展,但与发达国家还有较大差距,节能减排已经成为空调行业发展的必行之路。本项目将半导体制冷技术及负离子空气清新技术巧妙地用在计算机散热问题上。通过用半导体制冷,得到一定负荷的冷量来降低计算机运行产生的热量,同时在半导体的外端将热量回收利用,不但可以提高系统的制冷系数,从而节约电能,而且还可以避免热量浪费,同时在电源端设置离子发生器,通过尖端放电产生负离子而实现清新空气,给上网者提供良好、舒适、健康的环境。     

提高半导体冷却除湿效率的探讨

本文运用半导体制冷器进行除湿的工作原理 ,将热管引入半导体制冷器热端 ,强化散热 ,分析了除湿机在较大热负荷下高效工作的可能性。     

半导体制冷热端散热强度的研究

影响半导体制冷性能的一个重要因素为半导体热端散热强度。针对这一问题本文首先选取了风冷散热、热管散热以及水冷散热三种散热方式进行了实验研究,得出水冷散热方式下制冷效果最佳的结论。其次,在最佳散热方式即水冷散热方式下,通过改变热端散热水流量从而改变散热强度的方法,选取6组热端散热水流量,进行半导体热端散热强度的实验研究,得出热端散热强度对半导体制冷性能的影响规律。     

微型制冷系统研究进展

得益于制造技术的进步和传热传质理论的发展完善,制冷系统不断向小型化、便携化发展,近年来出现了不少形式的微型制冷系统。本文介绍了3种主要的微型制冷系统:蒸气压缩制冷、吸收式制冷和半导体制冷系统。结合近年来国内外文献,介绍了制冷系统微型化的最新发展状况,并对各种系统的优缺点进行对比,重点介绍了微型蒸气压缩制冷系统及其核心部件—微型压缩机的发展现状。最后论述了制约制冷系统微型化的瓶颈问题,提出了微型制冷系统的发展方向。     

制冷技术在集成电路制造工艺设备中的应用

集成电路制造的刻蚀设备要求宽温区温度控制(-20℃～80℃)、光刻设备要求超精密温度控制(±0.01℃)、薄膜气相沉积设备要求的大功率温度控制。本文分析上述温控特点后,分别选择蒸汽式压缩制冷、热电制冷、水水热交换制冷技术,并介绍基于半导体制冷片的制冷系统设计,提出旁通式压缩机制冷系统、基于流量调节的温度控制系统及相关控制技术。     

新型膜蒸馏组件中半导体制冷性能试验研究

提出一种具有半导体制冷的新型膜蒸馏组件,基于半导体制冷原理,选择最佳散热方式——水冷散热,试验研究在同种条件下静态和扰动水域的变化对半导体制冷组件性能的影响。研究结果表明：散热水域的温度以及搅动对其制冷性能影响较大,半导体制冷组件在一定工况运行时,制冷表面温度稳定,保持在-3.2℃,可以满足膜蒸馏进行所需的冷端条件,证明半导体制冷组件可以与膜蒸馏过程耦合,为半导体制冷组件在膜蒸馏试验中的应用提供试验依据。     

跨临界CO_2制冷系统中换热器结构的进展

换热器是制冷系统主要的传热部件,换热器的好坏直接影响系统的综合性能。从CO2的性质和跨临界系统的特点出发,介绍跨临界CO2制冷系统中换热器的结构型式的发展,指出发展微通道换热器是提高CO2制冷系统性能的必然。     

A Self-Healing Nanofiber-Based Self-Responsive Time-Temperature Indicator for Securing a Cold-Supply Chain

Perishable foods at undesired temperatures can generate foodborne illnesses that present significant societal costs. To certify refrigeration succession in a food-supply chain, a flexible, easy-to-interpret, damage-tolerant, and sensitive time-temperature indicator (TTI) that uses a self-healing nanofiber mat is devised. This mat is opaque when refrigerated due to nanofiber-induced light scattering, but becomes irreversibly transparent at room temperature through self-healing-induced interfibrillar fusion leading to the appearance of a warning sign. The mat monitors both freezer (−20 °C) and chiller (2 °C) successions and its timer is tunable over the 0.5–22.5 h range through control of the polymer composition and film thickness. The thin mat itself serves as both a temperature sensor and display; it does not require modularization, accurately measures localized or gradient heat, and functions even after crushing, cutting, and when weight-loaded in a manner that existing TTIs cannot. It also contains no drainable chemicals and is attachable to various shapes because it operates through an intrinsic physical response.