多级热电制冷器的ANSYS模拟与实验研究

从基本传热角度对热电制冷进行了理论分析。在不同外界环境和不同热端温度下,运用ANSYS模拟了四级热电制冷器的制冷温度。最后搭建实验台进行了实验研究。模拟与实验结果表明,热电制冷器受外界环境影响较大,在其应用过程中,应注意热电制冷器的绝热。热电制冷器制冷温差随热端温度升高而增大,因此保证热电制冷器的良好的热端散热是保持其优良性能的必要条件。     

多级热电制冷器的数值模拟与实验研究

对多级热电制冷器进行了理论分析。在三种不同工况下,运用ANSYS模拟四种不同类型热电制冷器的制冷温度,并搭建实验台进行了实验研究。模拟结果表明,热电制冷器热电对之间的距离对其制冷温度有影响,设计热电制冷器时,应对热电对距离进行优化设计。实验结果表明,实验用热电制冷器最佳工作电压为12V,热电制冷器制冷温度受外界环境影响非常大,选择合适的绝热材料对制冷器制冷温度有重要影响。实验结果还表明,热电制冷器输入电流和功率随热端温度升高而减小,制冷温度和最大制冷温差随热端温度升高而增大。     

用于手机非均匀分布热点的热电冷却系统设计

为了解决智能手机使用的大功率芯片中非均匀分布热点的散热问题，本文采用手机芯片作为热源，利用软件使手机满载工作以模拟实际的高温场景，采用具有各向异性导热系数的导热层和用于小型散热系统的热沉以提高热电制冷器的制冷效率，在此基础上建立了制冷效率可控的热管理系统。此外，为了减少热电制冷器热端的热量积累，还设计了一种周期性电源控制器。结果表明：热管理系统将芯片温度从48 ℃降至34 ℃，提高了约20%的满载芯片利用率，有效提升了手机流畅度，为解决非均匀分布热点的散热问题提供了指导。     

热电制冷的应用与优化综述

热电制冷(TEC)是以温差电现象为基础的制冷方式,是基于帕尔贴效应的固态环保型制冷技术。与其他制冷方式相比,热电制冷具有体积小、结构简单、可靠性高、制冷迅速等优点。本文通过研究国内外的相关文献,主要从热电制冷的应用及性能优化两方面综述了热电制冷近年来的研究进展和成果。对热电制冷在热电冰箱、热电空调和电子器件冷却等方面的应用及相关研究进行了归纳分析,并对热电制冷与太阳能、蒸气压缩以及蒸发冷却等复合系统应用进行了分析阐述。在热电制冷性能优化方面,总结了在材料已定时提升热电制冷的性能优化方法,包括热电制冷器结构、工作参数及热端散热等,并在工作参数优化过程中分析了近年来研究较多的脉冲电流研究进展。     

多级热电制冷器的制冷性能及主要影响因素分析

目前对多级热电制冷器的研究较少,且对制冷性能的报导尚不统一。为研究多级热电制冷器的确切性能,本文利用商用热电材料的物性参数,建立了一级至六级热电制冷器的多物理场耦合仿真模型,并通过实验验证了模型的准确性。然后从多级热电制冷器的设计角度出发,研究了外部驱动电路及内部结构参数对其制冷性能的影响。结果表明：在热端为27℃时,六级热电制冷器在电串联、电并联和独立电源驱动电路下可分别获得113.32、71.84和129.78℃的最大制冷温差。进一步探究了不同驱动电路的最佳应用场合,分析了不同驱动电路下多级热电制冷器的制冷性能出现差距的原因。并以六级热电制冷器为例,研究了各层级热电臂的高度的影响,结果表明最高层级的臂高是最主要的影响因素。     

CCD芯片热电制冷的非稳态传热研究

针对散热受限热电制冷系统中温度非稳态变化过程,建立了一个简单的分析模型,基于该模型对CCD芯片热电制冷进行了仿真分析和实验研究.仿真和实验结果均表明:在散热受限条件下,热电制冷系统的热传过程长时间处于非稳态;存在一个最优制冷电流I_(max),当I_c相似文献   

热电制冷在空气隙膜蒸馏系统中的应用研究

设计了一种采用热电制冷的并接式空气隙膜蒸馏系统,以热电制冷替代机械式制冷为膜蒸馏过程提供冷量。通过对膜蒸馏过程与热电制冷的匹配研究,给出了最佳匹配工况的基本要求。制作了具有水冷散热热电制冷的膜蒸馏冷腔,对单片热电制冷器采用风冷散冷的制冷性能进行研究,结果表明：一定热端散热强度下,热电制冷膜蒸馏冷腔的冷面温度可满足膜蒸馏运行;当热端循环水进口温度为20℃、流量为100L/h、风机风量为660m3/h、热电制冷器工作电流为5.5A时,热电制冷量为87.1W,制冷效率为1.3,二者均为最大值,且预测相应理论蒸馏通量为40kg/（m2?h）。研究结果为小型太阳能热电制冷空气隙膜蒸馏系统的理论研究和实际应用奠定了基础。     

微型热电制冷器制造技术及其性能

介绍了微型热电制冷器的分类以及结构和性能特点，重点阐述了cross-Plane和In-Plane两类微型热电制冷器的制作工艺及其研究现状。微型热电制冷器的制作工艺复杂，加工难度大，实际制冷性能与理论值还有一定差距。研制高优值系数的热电材料和对结构进行优化设计是提高微型热电制冷器制冷性能的根本途径。     

热电制冷器特性分析

分析了热电制冷器的制冷工作特性、变工况特性和变电压特性,同时分析了附加传热温差、焊缝电阻、杂散热交换、元件性能下降对热电制冷器性能的影响.提出了热电制冷器的工作电压范围、工作电压与恒定冷端温度之间的关系.     

传导冷却珀尔贴电流引线的传热分析

连接超导装置和外部电源的电流引线,是制冷系统的主要漏热源,决定着超导装置的运行效率。为实现漏热的最小化,对珀尔贴电流引线(Peltier current lead,简称PCL)进行了传热分析;引入热电参数的温度特性,建立了PCL的二维模型;采用有限元法对传导冷却下的PCL进行漏热分析与结构优化,得到了电流引线的最优几何参数。分析发现引线室温端的漏热大约为低温端的2倍;忽略热电参数的温度特性将使几何参数偏离最佳值,造成额外的制冷负荷。     

液氮温区高温超导滤波器的漏热分析

为在液氮温区工作的高温超导滤波器的制冷机冷源选型,基于Sage 10软件对超导滤波器件的冷却装置进行了漏热分析,仿真计算了铜线和同轴线的几何参数对传导漏热量的影响,以及真空罩、冷盘的尺寸和发射率对辐射漏热量的影响,并综合上述分析计算了超导滤波系统的总漏热量。在仿真计算中发现,信号线的导热和真空罩中冷盘的辐射漏热在系统总漏热量中起主导作用。仿真计算结果表明,通过增大信号线长度、减小信号线直径的方式可将信号线漏热量降至0.72 W,约为初始导热量的1/3。与此同时,冷盘表面采用抛光镀金的方式减小表面发射率,使辐射漏热量降至原来的2/3。根据模拟计算的最优结果,选择制冷量为3 W@77 K的制冷机作为高温超导滤波器的冷源。     

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Qc,max,仅在工作热负荷Qc相似文献   

低温容器隔热结构的分析

讨论了在干冰温度以下工作的低温容器的隔热,提出了双层隔热结构型式。用热阻分析的方法对隔热材料不出现冷缩、外壳不出现凝露的温度条件进行分析,导出了两种隔热材料的厚度关系、隔热结构最小热阻和限定单位漏热量时热阻的计算式。     

-196—+100℃高低温摄像装置低温性能实验研究

设计和研制了面向-196℃到+100℃全温区高低温工作环境的紧凑型摄像监视系统,采用真空绝热、热桥阻断和主动加热或冷却等绝热保温措施,实现了系统在目标温度范围内正常工作。当外部环境为低温工况时,在设备自身产热的基础上,调节内部电加热膜片进行热量补偿;当外部为高温工况时,通过持续进出的常温干燥氮气冷却摄像核心器件。两者可连续切换。对所设计的高低温摄像系统进行了漏热理论计算并对其实际耐高低温性能进行实验研究,结果表明该系统可胜任-196—+100℃高低温工作任务,内部感光器件表面的实际温度可控制在-30—+50℃之间。     

复合材料包装箱保温功能设计及验证

目的为满足包装箱保温功能技术要求,探究包装箱保温层厚度设计方案。方法基于低导热系数聚氨酯保温材料,通过傅里叶定律及安全系数理论分析确定包装箱保温层厚度,再对实物包装箱按照GJB 150.4.A—2009《军用装备实验室环境试验方法》进行高低温试验并验证。结果在高低温试验中,当箱内温度为22.2℃,箱外温度为40℃时,4 h后箱内最高温度可达29.2℃;当箱内温度为25.5℃,箱外温度为?30℃时,4 h后箱内最低温度降至2℃。通过分析,得出箱体内部温度与时间以及箱体温差之间的关系,箱体外部升温1℃时,箱体内部升温速率为0.037~0.1℃/h;箱体外部降温1℃时,降温速率为0.07~0.094℃/h。结论该设计方案能满足包装箱保温功能技术要求。     

EAST托卡马克装置冷屏的真空要求与受热分析

冷屏是EAST超导托卡马克核聚变实验装置的重要部件之一。对冷屏系统的氦泄漏漏率做了计算,介绍了其检漏实践;采取有限元法对内冷屏的受热状况进行了计算分析,以验证内冷屏氦冷却管道设计方案的可靠性。     

Performances of thermoelectric cooler integrated with microchannel heat sinks

In this study, experimental and theoretical studies on thermoelectric cooler (TEC) performance for cooling a refrigerated object (water in a tank) were performed. Microchannel heat sinks fabricated with etched silicon wafers were employed on the TEC hot side to dissipate heat. The measurements show that the temperature of the refrigerated object decreased with time. A theoretical model based on a lumped system was established to predict the transient behavior of the variation in temperature for the refrigerated object with time. The theoretical predicted temperature variation was in good agreement with the measured data. The relationship among the heat sink thermal resistances, TEC electric current input and minimum refrigerated objected temperature was examined based on the theoretical model. The calculated minimum temperatures were showed for the several cases of heat sink thermal resistance on the TEC hot side and electric current input. The minimum temperature can be obtained by increasing the electrical current input and decreasing the heat sink thermal resistance.     

航空相机光学系统热控设计

为保证航空相机光学系统的有效性和较高的成像质量,根据相机的热环境和结构特点进行了热控设计。采用热隔离等被动热控措施延长系统的热时间常数,降低光学系统对外部热环境变化的灵敏度。建立了镜头和窗口组件的传热模型和热阻网络模型,并对其在极端工况下的最大漏热率进行了分析计算,得到保持光学系统恒温所需的加热功率,根据计算结果设计了加热回路和分配加热功率。针对热控设计和航空相机的工况进行了稳态和瞬态仿真分析,对加热功率进行了优化。镜头和窗口的稳态温度分布均在(20±1)℃范围内,表明漏热补偿效果较好;瞬态分析结果表明,在飞行拍摄的过程中,温控系统将光学系统的温度控制在17.5℃～20.5℃范围内,满足热控指标要求,为提高光学系统的可靠性和热控设计优化提供了理论依据。     

应用半导体制冷的冷藏链用储藏箱性能实验研究

半导体制冷片因其体积小、制冷速度快的优点在冷藏链运输领域具有很强的应用潜力。为测试半导体制冷箱的制冷效率,本文搭建了制冷储藏箱性能测试实验台,对应用两片TEC1-12706型及TEC1-12712型半导体制冷片的制冷储藏箱的工作性能进行实验研究。实验中分别在储藏箱中加入2 000 m L冰块开始实验及应用1 500 mL冰块与3 kg食材及3瓶500 mL矿泉水的组合开始实验,两次实验中同时改变热端散热方式及冷端风扇吹风方式。结果表明:对于同型号半导体制冷片,水冷方式时制冷效果更好,但持久性不强;同型号半导体制冷片冷端风扇下吹方式与侧吹方式相比气流组织更好。当容积为0. 1 m^3的储藏箱面向冷藏需求时,可应用两片采取热端风冷方式的TEC1-12706型半导体制冷片,此时10 h内箱体中心温度最大约为6℃,最小约为0℃;当容积为0. 1 m^3的储藏箱面向冷冻需求时,可应用两片TEC1-12712型半导体制冷片结合水冷式热端和风扇下吹式冷端,能维持3 h箱体内温度不高于0℃。     

Electric field effects on boiling heat transfer of liquid nitrogen

This paper describes an experimental study into the influence of a d.c. uniform electric field on boiling heat transfer characteristics of liquid nitrogen. The electric field effect on the onset of boiling, nucleate boiling curve, hysteresis phenomenon and critical heat transfer were quantitatively investigated using a mesh-plane electrode system. For this purpose, a novel copper block electrode with temperature measurement and vacuum heat insulation was designed and manufactured. Moreover, a heat transfer model based on this electrode geometry has been developed in order to provide some useful data for the electrode design and assist temperature calculations. Detailed heat transfer processes appearing on the copper surface were observed and monitored using a high-speed camera. The experimental results show that electric fields have an obvious effect on boiling heat transfer of liquid nitrogen.