水冷式小空间热电制冷器结构设计与性能分析

基于一种不依赖模块规格型号和换热设备几何参数的热电制冷系统分析方法,建立了热电制冷装置有限时间热力学分析模型。针对水冷式小空间热电制冷器的基本结构,构建了一个由8个商用热电制冷片组成的小型热电制冷器,分析了工作电流、填充系数等对制冷性能的影响,与空冷式热电制冷器性能进行了比较,分析了传热条件对装置性能的影响,所得结果可为水冷式小空间热电制冷器的设计与运行提供参考。     

不可逆半导体固态热离子制冷器性能分析和优化

建立了考虑外部有限速率传热过程和热源间热漏的不可逆半导体固态热离子制冷器模型,基于非平衡热力学和有限时间热力学理论导出了热离子制冷器的制冷率和制冷系数的表达式;对比分析了不可逆热离子制冷器与可逆热离子制冷器的发射电流密度特性、电极温度特性以及制冷系数特性;研究了不可逆系统的制冷率与制冷系数最优性能,得到了制冷率和制冷系数的最优运行区间;通过数值计算,详细讨论了外部传热以及内部导热、热源间热漏损失、热源温度、外加电压、半导体材料势垒等设计参数对热离子装置性能的影响。在总传热面积一定的条件下,进一步优化了高、低温侧换热器的面积分配以获得最佳的制冷率和制冷系数特性。结果表明,由于存在内部和外部的不可逆性,热离子装置的发射电流密度及制冷系数都会明显降低;不可逆半导体固态热离子制冷器的制冷率与制冷系数特性呈扭叶型;合理地选外加电压、势垒等参数,可以使制冷器设计于最大制冷率或最大制冷系数的状态。     

汤姆逊效应对热电发电机驱动热电制冷机装置性能的影响

建立了包含汤姆逊效应的热电发电机驱动热电制冷机(TEG-TEC)装置热力学模型,运用非平衡热力学理论和数值计算方法进行了性能分析,对比考虑和不考虑汤姆逊效应2种情况,分析了汤姆逊效应对装置性能的影响。结果表明,汤姆逊效应使TEG-TEC装置性能降低,且降低幅度随热电发电机高温热源温度或制冷空间温度升高而减小。当热电发电机热节点温度和热电制冷机冷节点温度分别取450K和285K,热电单元比取0.5时,汤姆逊效应使制冷率降低29.98%,使制冷系数降低23.02%,使极限制冷温差降低11.35%。考虑到汤姆逊效应的影响,应当将有限数量的热电单元适当多地分配到热电发电机中。文中结论为实际TEG-TEC装置的设计和运行提供了理论指导。     

热漏对内可逆四热源制冷系统的影响

在恒温热源内可逆四热源吸收式制冷循环的基础上，建立不可逆吸收式制冷循环的模型，考虑环境热源到制冷空间的热漏以及工质与外部热源间的热阻损失，导出牛顿定律下循环的制冷率和制冷系数的基本优化关系、最大制冷系数及相应的制冷率和最大制冷率及相应的制冷系数；并通过数值计算分析了循环参数对循环的制冷率、制冷系数的影响。     

热电制冷的热力学机理分析研究

把热电制冷的机理与一般相变制冷的机理作比较，分析热电制冷过程的热力学原理。由分析结果得知，在理想工作条件下，电流通过半导体材料进行制冷时，同时存在的帕尔帖效应、汤姆逊效应和傅立叶效应三种效应共同耦合作用的制冷效果可以分解为电子循环与两种不可逆效应的叠加。其中的作用力是二种材料的电子化学势，最大的影响因素是二种不可逆热效应。     

线性唯象传热定律下不可逆四热源制冷循环最优性能

在恒温热源内可逆四热源吸收式制冷循环的基础上，考虑环境热源到制冷空间的热漏、工质的内部耗散以及工质与外部热源问的热阻损失，建立传热服从线性唯象定律的不可逆吸收式制冷循环的模型，导出循环的制冷率和制冷系数的基本优化关系、最大制冷系数及相应的制冷率和最大制冷率及相应的制冷系数，给出了最佳换热面积，并通过数值计算分析了设计参数对循环的制冷率、制冷系数的影响。所得结果对实际吸收式制冷机的设计和运行有一定的指导意义。     

联合热电装置极限工作温差研究

基于非平衡热力学理论，对联合半导体热电装置循环模型的工作温差进行研究。分别针对热电发电机驱动热电制冷机和驱动热电热泵两类循环模型，给出了一定热源条件下，装置的极限工作温差同热电单元比的关系，并研究了极限工作温差随发电机高温热源温度的变化规律。     

半导体制冷电极工作性能的数值模拟

通过对稳定情况下半导体制冷器P型元件的工作模型分析,给出了其工作性能的分析解和数值解.结果显示对于单级制冷器,其制冷元件工作在较大温差下时,考虑温度对材料性能的影响是必要的.     

热阻和非理想回热对铁电埃里克森制冷循环的(火用)经济优化性能的影响

应用有限时间炯分析法,研究热阻和非理想回热对铁电埃里克森制冷循环的炯经济优化性能的影响。基于铁电晶体的热力学特性,考虑线性传热规律,得到铁电埃里克森制冷循环的基本优化关系及其他性能参数,所得结论可为铁电埃里克森制冷循环的优化设计和性能改善提供些指导。     

船舶柴油机废气余热驱动热电发电性能研究

针对船舶柴油机废气余热的特点,建立了空冷式柴油机废气余热驱动两级热电发电装置的有限时间热力学模型,获得了热阻分布和温度分布特征,在变温热源条件下,分析了热源参数、模块系数等对装置单位面积发电量、热电转换效率的影响。结果表明:对于350°C的柴油机废气,利用热电发电技术处理后下降约30℃/m,单位面积最大发电量为0.65k W。     

热阻和非理想回热对铁电埃里克森制冷循环的Yong经济优化性能的影响

应用有限时间Yong分析法，研究热阻和非理想回热对铁电埃里克森制冷循环的Yong经济优化性能的影响。基于铁电晶体的热力学特性，考虑线性传热规律，得到铁电埃里克森制冷循环的基本优化关系及其他性能参数，所得结论可为铁电埃里克森制冷循环的优化设计和性能改善提供些指导。     

热电发电机驱动热电热泵联合循环热力学分析

建立了新型的热电发电机驱动热电热泵联合循环模型,基于非平衡热力学理论,对装置性能进行分析,导出了供热率、无量纲供热率和供热系数与热电单元比等参数的解析式,研究了该型装置最大供热率和最大供热系数对应的最优工作电流和最优热电单元分配,分析了发电机高温热源温度、热泵供热空间温度等对装置供热率、供热系数、最优工作电流和最优热电单元分配的影响,并给出了不同发电机热源温度下,供热系数与无量纲供热率的关系曲线.     

热电(冷)联产系统的优化性能

依据有限时间热力学原理导出了不可逆热电联产和热电(冷)联产系统在系统最大火用输出时的基本优化关系,确定了热电(冷)联产系统优化参数和优化构形选取范围,得到了供热(制冷)和发电间的匹配优化特性,通过数值算例得出不同参数对系统性能影响的规律。所得结论可为热电(冷)联产系统的优化设计和最佳工况选择等提供理论依据。     

高炉余能余热驱动的内可逆闭式布雷顿热电冷联产装置火用经济性能分析

用有限时间热力学理论研究恒温热源条件下由一个内可逆闭式布雷顿热机循环和一个内可逆四热源吸收式制冷循环组成的高炉余能余热驱动的热电冷联产装置的火用经济性能,导出热电冷联产装置的利润率和火用效率与压气机压比的关系。利用数值计算,分析热电比和吸收式制冷循环总放热量在吸收器和冷凝器之间的分配率对利润率与火用效率关系的影响,并研究联产装置各种参数对最大利润率及相应火用效率特性的影响。     

多级热电发电机特性分析与性能优化

基于非平衡热力学理论,建立多级热电发电机的数值分析模型,以数值算例分析其各级热电单元数相同时的基本输出特性,并在热电单元总数一定的约束下,分别以功率和效率为优化目标,优化热电单元在各级间的配置和工作电流。各级热电单元数相同时,一定工作电流下,由高温侧至低温侧,各级温差呈等差递增分布,功率和效率依次增大,分别存在两个最优工作电流对应最大功率和最大效率。当工作温差和Seebeck系数较小时,各级单元数相同可获得最大功率;当温差或Seebeck系数较大时,热电单元数由高温侧至低温侧依次增大且呈等差分布可获得最大功率;对热电发电机各级配置相等数目的热电单元可获得最大效率。     

跨临界制冷循环的适用条件及在CO2制冷系统中的应用研究

在热力学第一、第二定律的基础上研究了跨临界制冷循环若干适用条件。详细分析了跨临界制冷循环对环境温度、制冷压力和温度、回热温差的要求，得出了启动危机、最小制冷高低压差等概念，将这些成果用于CO2制冷剂的分析。获得了相应的数据。可供研究CO2跨临界制冷系统应用。     

两级热电热泵的有限时间热力学分析

建立了考虑外部传热影响的两级半导体热电热泵模型，用有限时间热力学对牛顿传热规律下两级半导体热电热泵的性能进行分析，导出了供热率、供热系数与工作电流的一般关系式，得到了热电单元数的最优分配，并分析了多种因素对其性能的影响。     

高炉余能余热驱动的不可逆闭式布雷顿热电冷联产装置火用性能分析

用有限时间热力学理论建立了由一个高炉余能余热驱动的不可逆闭式布雷顿循环和一个内可逆四热源吸收式制冷循环组成的热电冷联产循环模型,导出了其火用输出率和火用效率的表达式。利用数值计算方法,分析了循环各参数对火用输出率和火用效率与压比关系的影响,比较了最大火用输出率和最大火用效率性能,给出了实际热电冷联产装置设计和运行的建议。     

利用热管强化吸附床内的传热传质

为了强化吸附式制冷吸附床内的传热传质，设计了利用高效传热元件热管作为内翅片的吸附床。在能量守恒关系和吸附平衡方程的基础上建立了吸附床的数学模型，并对此模型用数值方法进行了求解。求解结果表明利用热管元件可以显著的改善吸附床内的传热传质过程，缩短了吸附式制冷的循环时间，提高了系统的效率，该数学模型为吸附床的设计参数的选择和优化等提供了依据。     

单级热电发电机有效功率性能分析和优化

在已有文献建立的单级多单元热电发电机模型基础上,运用有限时间热力学理论,研究热电发电机有效功率最优性能,推导出有效功率表达式.通过数值计算,比较最大有效功率和最大功率条件下,热电发电机的效率,分析热电单元数和高温热源温度对热电发电机有效功率性能的影响.结果表明,最大有效功率下的效率高于最大功率下的效率;热电单元数和高温...