半导体制冷的膜蒸馏组件设计及可行性实验分析

膜蒸馏组件进行浓缩和提纯需提供冷、热温差,设计了采用半导体制冷的膜蒸馏组件冷腔,构成了一种新型的空气隙膜蒸馏组件.半导体组件冷腔热端采用肋片箱体式水冷散热,在一定流量下,测试了热电堆为3片、6片、8片及9片,电压为4～9 V时冷腔表面及热端散热水域温度等制冷性能.结果表明:当输入电压一定时,半导体片数越多,制冷表面温度越低,9片9V时,温度已达到零下,为-6.1℃;6片热电片,电压5～7 V时制冷表面温度可维持6.5～8.3℃,低于10℃,且消耗的功率较小,满足膜蒸馏所需冷端要求.实验工作为研究半导体制冷组件在太阳能膜蒸馏装置的工程应用奠定了一定基础.     

基于太阳能半导体制冷技术的背包设计

将太阳能半导体制冷系统应用于背包,设计一个容积为9 L,质量为3.2 kg,制冷温度低于环境温度20℃的便携式冷藏背包。该背包采用STC89C52单片机为控制核心,以TEC1-12706型半导体制冷片为制冷元件,以单晶硅太阳能板为采能装置,在室温25℃条件下对背包进行试验,结果表明:工作电压为12V,散热器采用强制对流散热方式时,制冷器的制冷效果最佳;工作3 h后,背包内温度可以稳定在5℃左右,基本满足制冷要求。     

基于半导体制冷片的高精度控温电路系统设计

基于半导体制冷片(Thermo Electric Cooler,TEC)设计了一种高精度控温电路系统。本文详细介绍了TEC的选型方法,设计并实现了以单片机为核心的硬件电路,采用PID软件控制算法优化温控参数。在实验中,选择较大热负载紫铜块作为控温对象进行实验验证,实验结果表明:在室温23℃的情况下,紫铜块的控温范围为-10~40℃,控温精度高达0.01℃。     

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。     

多目标约束下半导体制冷片几何结构参数的优化设计

研究半导体制冷片几何参数的影响,往往设置固定的制冷片冷热端温度及输入电流。本文通过固定半导体制冷片外部的冷热端换热条件及输入电压,逐一分析了制冷片多个几何参数对制冷量、COP和制冷片冷端温度的影响,对每一个影响项的物理含义都给出了详细的说明,揭示了这些参量之间存在着的耦合关系。并在此基础上,综合制冷量、COP和制冷片冷端温度3个优化目标对制冷片几何参数选取范围的约束特性,提出了基于多目标优化的几何参数选择图,该图可快速清晰地得到不同需求下最佳的pn结几何参数。如在设置的边界条件下,当冷端温度需求为280 K,制冷量为15 W时,存在几何参数的最优解,而当冷端温度需求为240 K,制冷量为100 W时,则不存在可同时满足冷端温度和制冷量需求的几何参数。     

空气隙膜组件与半导体制冷的耦合设计与研究

以新型气隙式膜蒸馏冷腔为研究对象,拟寻求合适的制冷源来代替大型、高耗能的制冷机.对新型空气隙膜组件与半导体制冷片的匹配理论进行了研究,并且做了耦合设计.实验采用空气强制对流散冷和循环水浴散热的方式,测试分析在特定条件下半导体冷端温度的变化规律,探求适合于空气隙膜蒸馏冷腔的片数及运行工况.研究结果表明,半导体制冷片不但响应时间迅速,而且长时间运行稳定性好.散热循环水浴流量对半导体冷端的温度影响很大.在风机风量600m3/h,室温22℃,散热循环水浴流量700L/h,水温20℃的条件下,输入电流I=20A时,半导体冷端温度是8.86℃,制冷量是112.83 W,在膜面积为0.010 4m2时,可以达到膜蒸馏冷腔所需的温度条件.可以作为优化新型气隙式膜组件冷腔的首选方案.     

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。     

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.     

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。     

40 K温区驻波型热声驱动两级脉管的制冷特性

进行了驻波型热声发动机驱动两级脉管的制冷特性实验,样机获得41.2 K的无负荷制冷温度.通过观测热声板叠热端和冷端温度、压力波的振幅、压比和频率,以及脉管制冷机制冷温度等,分析了平均工作压力和加热功率对系统性能的影响.根据实验数据,讨论了系统存在的问题,并指出了改进的方向.     

热电制冷强化风冷散热模块的工作特性分析

热电制冷器(TEC)可以强化散热器冷却性能,但受热端散热强度、工作电流、工作热负荷等参数影响较大。本文建立了TEC强化风冷散热模块的有限元分析模型,对其温度分布、工作特性进行了系统的理论和实验研究,并提出了确定TEC强化风冷散热模块有效工作电流、有效热负荷和有效制冷系数范围的方法。仿真和实验结果表明:特定的TEC强化风冷散热模块存在一个极限热负荷Q_c,max,仅在工作热负荷Q_cc,max,且TEC工作电流处在有效范围内时,才可获得比无TEC的风冷散热模块更低的芯片结温,即TEC表现出强化散热器冷却性能的特点;有效工作电流范围会随Qc的增大而减小;增大热端散热强度可以降低芯片结温,但对于提升Q_c,max效果较小;制冷系数(COP)在有效范围内存在一个极值点,小于此值时芯片结温会随COP的减小而迅速增大。     

浅谈半封闭单机双级螺杆压缩机在食品冷藏链中的节能优势

本文以“复盛”低温半封闭单机双级螺杆压缩机为例,对单级螺杆式压缩机与单机双级压缩机各自的应用范围及性能比较,揭示了在R22与R404A制冷系统中,蒸发温度低于．30℃时带经济器的单机双级螺杆式压缩机组在食品冷藏链制冷系统中的制冷量、制冷效果上有着明显的节能优势,有广泛的市场应用前景。     

双效双重热化学吸附制冷性能实验研究

建立了基于吸附-再吸附原理和内部回热技术的双效双重热化学吸附制冷实验系统,对其可行性及工作性能进行了实验研究。测试结果表明:双效双重热化学吸附制冷热力循环技术用于制冷空调领域是完全可行的,在每次循环过程中由外界热源输入一次高温解吸热可实现四次冷量输出;当采用NiCl2为高温盐吸附剂、MnCl2为中温盐吸附剂、BaCl2为低温盐吸附剂、NH3为制冷剂时,在加热温度为265℃、制冷温度为15℃、冷却温度为30℃的工况下,双效双重热化学吸附制冷循环的COP达到1.1。在此基础上分析了吸附制冷阶段和再吸附制冷阶段冷量输出过程的制冷功率变化特性,发现再吸附过程吸附反应强于吸附反应。     

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.     

浙东沿海中小型水产冷库制冷工艺设计特点与技术经济分析

在投资方对项目的能耗格外关注的前提下,对一个从事鱼类冷冻加工的水产冷库来说,能否以最小的电能消耗,产出优质、物美、价廉的冷冻鱼食品,是企业能否生存的必要条件。笔者对冷库制冷工艺设计中冻结间的结构及形式,冷藏库冷却设备结构及形式,盐水制冰机的形式及特点,机房制冷系统设计及特点与技术经济分析作了阐述。     

用于生物舱细胞培养的小型恒温箱的研制

介绍新研制的一台拟用于卫星搭载、生物舱细胞培养、使用温度范围为-20～80℃的小型中温恒温箱,其外箱尺寸为40cm×40cm×40cm,控温精度为37±0.5℃。为实现小空间的高效率与高精度的恒温效果,采用半导体制冷器件为系统提供冷、热量。此外,还对半导体制冷器件的性能影响因素进行分析,并详述了其安装过程。     

低温试验冷库制冷系统完善试验研究

针对一座试验冷库的实际需要,重新并人一套制冷系统,并通过试验分析降温特性,从经济性角度扩大原有冷库库内温度区域及下一步研究范围。同时对实际设计搭建过程中出现的问题进行探讨分析,以供设计参考。     

一种新型环保低温制冷系统

提出了一种采用氨做制冷剂、可用于获得低至．60℃低温的新型制冷系统,为我国低温冷库的建设提供了一条新型环保技术路线。该制冷系统具有两个蒸发温度回路,高温回路的蒸发温度在-35- -28℃之间可调,低温回路的蒸发温度在．50- -65℃之间可调。两个回路在低压循环桶处汇合。在对该系统进行热力计算的基础上,分析了系统的特点及应用中需要解决的问题。该制冷系统可在新建、改建或扩建．50- -60℃的低温库中采用。