药物存储用热电除湿装置性能实验及参数优化

热电冷却除湿是一种新型节能、环保的除湿技术。鉴于目前热电除湿装置除湿速率和效率较低,采用两片TEC-12705型半导体制冷片进行对角布置,设计了一套热电除湿装置,对影响其性能的因素做了系统的分析并针对实际环境工况提出相应的设计和优化理念。结果表明,风速、热电制冷片驱动电压、气流组织形式都对热电除湿装置性能有一定的影响,确定风速时应综合考虑空气与冷端热沉换热能力和空气与冷端热沉接触时间。     

药物存储用热电除湿装置性能实验及参数优化

热电冷却除湿是一种新型节能、环保的除湿技术。鉴于目前热电除湿装置除湿速率和效率较低,采用两片TEC-12705型半导体制冷片进行对角布置,设计了一套热电除湿装置,对影响其性能的因素做了系统的分析并针对实际环境工况提出相应的设计和优化理念。结果表明,风速、热电制冷片驱动电压、气流组织形式都对热电除湿装置性能有一定的影响,确定风速时应综合考虑空气与冷端热沉换热能力和空气与冷端热沉接触时间。     

基于热电效应的高效环控系统

部分空间科学实验对环境温度有较高的要求，环境温度高于或低于空间科学系统能够提供的热沉温度，需要有可靠有效的加温降温处理措施。使用可靠性强的热电制冷片作为制冷制热方式和气液换热器二次换热来实现环境温度控制的需求，并对不同流体温度制冷制热效果进行分析，结果表明流体温度和目标温度差越小，热电制冷制热的效果越好。在环境温度制冷工况中，热电单元数量随电流增加先减少后增加，在制热工况中则单调递减，设计中需按照制冷工况进行热电单元数量的确定。当流体温度接近制冷制热的目标温度时，会出现整个系统总效率优于热电系统效率的区间。通过对热电单元和气液换热器的组合系统的性能计算，提供一种适于热电环控系统的计算方法和部件选型思路，对空间站环控系统的设计有重要参考意义。     

热电制冷模块热连接与电连接的性能优化分析

在考虑汤姆逊效应情形下,分析两块热电制冷模块的热连接与电连接方式的制冷性能,讨论热电偶对数比、工作电流和面长比对4种连接方式的制冷量和制冷系数的影响,探讨4种连接方式的最佳工况和适用范围。发现在大制冷量或较小温差需求下可选择热并联电串联模式;在较大温差需求下可选择热串联模式,且热串联电串联的制冷量始终大于热串联电并联的;然而对于中等温差需求,当需要大的制冷量时,可选用热并联电串联,当需要较高的制冷系数时,可选用热串联电串联。为实际应用中多个制冷模块的连接方式的选取提供了理论指导。     

热电偶补偿导线使用中的误差计算

我们知道,热电偶产生的热电势大小与工作端(热端)温度和自由端(冷端)温度之差有关。从使用角度看,总希望自由端温度不变。可是,现场情况往往是热电偶自由端温度变化比较频繁,为避免这种影响,通常采用补偿导线与热电偶连接。     

不同级数温差发电器的输出特性

温差发电器因其安全、轻便和环保等优点而广受关注，近年来由于热电材料的局限性，提出采用多级堆叠来提高温差发电器的性能。为了对比研究不同级数温差发电器的输出特性，建立了多级温差发电器三维仿真模型，与实验对比误差小于8.6%,验证模型准确性。基于该模型，在固定冷端温度时，改变热端温度以研究温差发电器的性能。结果表明：在冷端温度固定303.15 K时，不同级数温差发电器有其最佳的工作温度范围，当温差在150 K以内时，BT单级温差发电器效率较高；温差大于550 K时，三级温差发电器有着较高的发电性能。分析不同级数的温差发电器输出性能变化规律，为实际不同工况下选取温差发电器级数提供参考。     

氩氦刀探针的数值模拟

为了指导氩氦刀设计,对氩氦刀低温探针的内外部传热和J-T节流过程进行了稳态模拟,采用有限差分法,考虑了轴向传热和冷端低压流体的气液两相特征,在氩氦刀端部假设与外界恒热流换热,对流体和壁面的温度分布进行了计算,对不同进气温度下氩氦刀的制冷能力进行了比较。低压流体在换热器冷端存在气液两相,高压进气温度降低有利于制冷量提高;当高压进气温度由300 K降至270 K,同时维持冷刀端部有效制冷区域外壁温度基本不变的情况下,外部热流可提高20%左右;如利用半导体模块来预冷高压进气,0.001 kg·s^-1氩气流量用4片C1206型制冷片,冷却模块尺寸约20 cm×5 cm×5 cm即可满足要求。     

热电制冷技术研究进展

热电制冷被广泛应用于各个领域,本文介绍了热电制冷技术的原理效应,综述了目前国内外对于热电制冷理论、结构设计、热电材料以及热端散热方式的研究进展,并总结了目前在热电制冷研究领域遇到的难点问题,同时为今后热电制冷技术研究进行了展望。     

非均匀热通量对热电器件性能的影响

提高冷热两端温度是提高热电器件发电效率的有效途径之一。但当施加于热端表面的热通量不均匀时,热端表面温度不均匀,系统性能受到影响。基于此,建立了热电器件的热电转换耦合数学模型,分析热电材料物性参数,非均匀热通量等参数对热电器件的功率输出特性的影响。数值模拟结果表明:材料物性参数随温度的变化对系统输出功率的影响不可忽略,热通量4 W·cm^-2时物性参数对系统最高温度的影响接近4%;非均匀热通量对热电器件输出特性影响也十分显著,热通量均匀度越小,热端表面温度分布不均匀性越大,极值温度越高,高温区越小,断路电压越低。     

非均匀热通量对热电器件性能的影响

提高冷热两端温度是提高热电器件发电效率的有效途径之一。但当施加于热端表面的热通量不均匀时,热端表面温度不均匀,系统性能受到影响。基于此,建立了热电器件的热电转换耦合数学模型,分析热电材料物性参数,非均匀热通量等参数对热电器件的功率输出特性的影响。数值模拟结果表明:材料物性参数随温度的变化对系统输出功率的影响不可忽略,热通量4 W·cm-2时物性参数对系统最高温度的影响接近4%;非均匀热通量对热电器件输出特性影响也十分显著,热通量均匀度越小,热端表面温度分布不均匀性越大,极值温度越高,高温区越小,断路电压越低。     

多层主动磁回热器的仿真优化

借助Comsol多物理场仿真软件构建了一维瞬态磁制冷模型,考察了在特定工况下由3种不同居里温度的磁热工质（a、b、c）所构成的单层、双层和三层回热器,研究了不同填充比例与高温端温度对主动磁回热器的性能影响。仿真结果表明,当主动磁回热器均匀填充时,三层回热器性能好于单层和双层;当双层回热器非均匀比例填充时,发现在填充比为3∶7时性能最佳。相对于5∶5填充的双层回热器,3∶7比例填充的回热器冷量提高了6.02%,对应的COP提高了3.5%;同时对比三层回热器（即算例c）,最大冷量提高了1.13%。在考察不同高温端温度对3种回热器的性能影响时,不同高温端温度下不同的填充方式选择对回热器的性能影响较大。     

新型热电制冷装置的实验开发

旨在开发一种热电制冷装置(TEC), 实现微电子设备芯片低于环境温度的冷却, 解决芯片超频运行后的散热问题。为了研究该装置的制冷效果, 将其串联在传统液冷散热系统中。通过搭建实验测试平台, 对该装置在不同环境温度、芯片不同热流密度、不同工况和不同制冷效率下的制冷性能进行了实验研究。研究表明, 维持热源表面温度与环境温度相等、TEC工作电压48V、风速3~5m/s的条件下, 散热能力可达7W/cm²。散热器工作在高环境温度(35℃)下, TEC能有效降低散热阻力, 提升最大散热量。当热流密度为23.78W/cm²、风速为5m/s时, TEC工作在16~48V电压值下, 热源表面温度最大降低5.4℃。实验研究同时显示, 传统液体散热系统对提升TEC能效比(COP)有较积极的作用。维持热源表面温度比环境温度高10℃、TEC输入电压4~48V、风速3~5m/s情况下, 最大能效比达3.5, 最大热流密度达到15W/cm²。     

蒸发冷却与半导体制冷相结合的空调系统初探

对半导体制冷的原理与研究现状做了简要介绍;分析了冷、热端温差对半导体制冷量的影响;结合实验台介绍了一种蒸发冷却与半导体制冷相结合的空调系统。对系统中半导体制冷装置的制冷系数测定进行了公式推导;初步对系统中的半导体制冷装置的性能进行了实验测试,得出实验范围内此半导体制冷装置的制冷系数最大为3.3,为进一步研究奠定了基础。     

热电制冷液体冷却散热器的实验研究

旨在开发一种新型热电制冷液体冷却装置,解决微电子设备芯片超频运行后的冷却问题。通过搭建实验测试平台,对该新型冷却装置在不同热通量、不同工况以及热电制冷器（TEC）在不同工作电压下的传热性能进行了实验研究。研究表明,限定热源表面温度（65℃）时,该散热器在实验风速7～13 m·s^-1的条件下,最大散热能力可达45.2 W·cm^-2,装置最低总热阻为0.107℃·W^-1;当热通量为28.5 W·cm^-2、风速为9 m·s^-1和13 m·s^-1时,TEC工作在最佳电压值下,使热源表面温度分别降低4.0℃和4.6℃。实验结果同时表明,新型热电制冷液体冷却装置的制冷性能与TEC工作电压相关,当热通量为28.5 W·cm^-2、风速为9 m·s^-1和13 m·s^-1时,最佳工作电压分别为28 V和32 V。     

Recent development and application of thin-film thermoelectric cooler

Recently, the performance and fabrication of thin-film thermoelectric materials have been largely enhanced. Based on this enhancement, the thin-film thermoelectric cooler (TEC) is becoming a research hot topic, due to its high cooling flux and microchip level size. To fulfill a thin-film TEC, interfacial problems are unavoidable, as they may largely reduce the properties of a thin-film TEC. Moreover, the architecture of a thin-film TEC should also be properly designed. In this review, we introduced the enhancement of thermoelectric properties of (Bi,Sb)₂(Te,Se)₃ solid solution materials by chemical vapor deposition, physical vapor deposition and electrodeposition. Then, the interfacial problems, including contact resistance, interfacial diffusion and thermal contact resistance, were discussed. Furthermore, the design, fabrication, as well as the performance of thin-film TECs were summarized.     

制备工艺对La改性的Ca3Co4O9基陶瓷热电性能的影响

利用常压烧结、冷等静压成型后常压烧结及热等静压烧结3种不同制备工艺,合成了(Ca0.9La0.1)3Co4O9热电材料。XRD分析表明：不同工艺制备的样品均为Ca3Co4O9相。样品的SEM照片显示：晶粒为片状结构;热等静压烧结制备的样品,其片状结构不明显,但致密度较之另外两种工艺大幅度提高,其相对密度为95％。制备工艺对(Ca0.9La0.1)3Co4O9热电材料Seebeck系数影响不大,但热压烧结样品能大幅度提高(Ca0.9La0.1)3Co4O9电导率。在一定温度范围内,随温度升高,功率因子大幅度增加,对于热压烧结的样品尤为显著。     

一种回热回质循环吸附式制冷系统的仿真

吸附式制冷常采用回热回质循环来提升系统性能。研究了一种采用串联回热和类回质方式的回热回质循环吸附式制冷系统,并对其进行仿真。系统的主要部件（含作为储液器的蒸发器）采用3层换热法建立数学模型。仿真结果表明,随着制冷时间的延长,系统性能系数（COP）单调增大,单位质量制冷量（SCP）单调减小。随着回热时间的延长,COP和SCP是先增大后减小,最佳的回热时间为10 s。随着回质时间的延长,COP和SCP波动性下降,回质过程未提高系统性能。COP和SCP随着热水、冷冻水温度的升高以及冷却水温度的下降而增大。热水温度对SCP以及冷冻水、冷却水温度对COP和SCP的影响,呈现线性变化,而热水温度对COP的影响呈现二次变化。