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.     

热电制冷器辅助下环路热管运行特性的实验研究

针对一种平板型蒸发器环路热管进行了实验研究,研究了制冷器功率及加热功率对热电制冷器辅助下环路热管运行特性的影响。结果表明,实验功率范围内,在无热电制冷器辅助状态下,环路热管成功启动运行,但性能较差,热阻达到1.14℃/W;外加热电制冷器后,环路热管启动时间稍有缩短,性能改善明显,热阻最低达到0.15℃/W。加热功率恒定20 W时,随制冷器功率的增加,环路热管运行温度和热阻会呈现先减小后增大的趋势;制冷器功率恒定6 W时,随加热功率的增加,环路热管运行温度随之增大,而热阻会呈现先减小后增大的趋势。另外分析温度均匀性发现平板加热面的温度可在±2℃范围内。     

便携式热电制冷器制冷性能优化的试验分析

设计、组装一台便携式热电制冷器并对其性能进行试验研究,结果显示,200 mL的水在33 min内降温17.0℃,折合制冷量7.3 W,制冷器容器的高度方向上存在较大温差,且水温降低后密度增大而下沉,使水的自然对流换热过程受到抑制,这2个因素的综合作用使制冷片冷热端温差增大,制冷量减小,工况恶化。为优化该制冷器的制冷性能,在制冷片冷端增设重力式热管(充注R134a)并进行试验研究,结果表明,1 L的水在75 min内温度降低12℃,折合制冷量9.3 W,比优化前增大了27.4%。表明重力式热管的加入能够改善制冷器内水的对流换热情况,增大换热面积,减小竖直方向上的传热温差。     

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。     

异形多级颗粒模型的数值模拟试验与破碎实验

针对3种形状的岩石样本进行3D扫描,得到岩石外形的云点数据,构建了异形岩石几何模型;结合高倍显微镜观测的岩石岩相,定义了岩石颗粒间的粘结模型和接触模型,建立了异形多级颗粒的力学模型;基于EDEM软件,在振动慢剪破碎试验机上进行数值模拟试验,并统计岩石破碎后的岩石产率。经与破碎实验结果对比分析后的结果表明:岩石粒度分别在<4、<8、≥8 mm时,数值模拟试验与破碎实验得到的岩石产率与外锥转速的关系曲线趋势基本一致;破碎机在外锥转速为45 r/min、内锥频率为40 Hz时岩石产率最大、破碎效果最佳;数值模拟试验与破碎实验的相关系数分别为0. 95、0. 97和0. 97,建立的异形多级颗粒模型能够较好地模拟岩石破碎机理。     

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。     

两级串联热电制冷器的性能分析及优化设计

为了提高制冷器的制冷性能和可靠性,以满足更多应用场所的要求,需对其进行优化设计。建立了两级串联热电制冷器的三维有限元模型,考虑了材料对温度的依赖性,分析了热电臂的数量比R_N和结构尺寸高度比R_H、横截面积比R_A及中间陶瓷板厚度δ对两级热电制冷器制冷性能和热应力的影响。结果表明,数量比为2.07时,器件具有优异的制冷性能和较小的热应力。通过响应面法和遗传算法对器件的结构尺寸参数进行了多目标优化。与初始结构相比,优化后器件的制冷量提升了11.8%,制冷系数提升了10.5%,最大热应力降低了14.9%。     

一种MMR制冷器的实验验证与性能分析

针对一种MMR制冷器开展了实验验证与性能分析,阐述了MMR的工作机理、并针对具体实验结果给予分析,讨论了影响制冷器性能的诸多因素,得到工质的工作压力对制冷器的性能影响显著.提出研制MMR制冷器原理型样机的设计与实施方案,对设计的新的节流制冷器进行了实验研究,对比分析了两种节流制冷器之间的性能差距原因.     

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。     

埋管换热器的实验研究与数值模拟

以自制埋管换热器换热实验台为原型建立模型,用Fluent软件进行数值模拟,模拟进水40℃、45℃、50℃三种工况下连续运行8小时后,埋管换热器周围土壤的温度分布,并用埋管换热器换热实验台做相同工况下的换热实验,取埋深4m、埋深3m、埋深2m处共计12个测温点进行比对,验证数值模拟结果的正确性,并指导数值模拟模型的修正,最后利用数值模拟计算结果分析埋管换热器周围土壤的温度场特性。     

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。     

半导体制冷器工作参数的理论分析

从求解导热微分方程出发，通过合理的简化，将半导体制冷器电臂中的传热问题视为一维稳态导热，并把帕耳贴热看成是电臂冷端面的均匀有限热流，而焦耳热是电臂中的内热源，推导出半导体制冷器的理论工作参数，直接给出焦耳热在电臂冷端和热端的分配情况，无需任何假定，最后对实际工作环境下的半导体制冷器的工作状态作出简略分析。     

大型工业用蒸发式冷却器的换热模型与仿真

在分析大型工业用蒸发式冷却器的稳态换热模型的基础上,针对工作介质无相变的蒸发式冷却器编制了稳态传热仿真程序,利用该程序,可以进行设计计算以及设备内部流体温度或焓值分布的模拟计算,并分析了配风量和配水量对换热面积的影响.最后利用该仿真程序设计了全年运行的蒸发式冷却器配风量的调节方案,以达到节约设备能耗的目的.     

泵供液式冷风机性能模拟与实验研究

本文建立了不同流程分布的冷风机模型,对各流程分布冷风机性能进行了模拟研究;采用泵供液式制冷量测试法,对以R717为工质的最优流程分布冷风机进行了性能测试。研究表明,单排管双流程布管方式能够使冷风机的性能最优;存在使冷风机制冷量最大的泵送比,在蒸发温度-25℃工况下,当泵送比为3.5时,冷风机的制冷量最大,为44.3 k W;随着蒸发温度的升高,冷风机的传热系数逐渐增大,当蒸发温度为-25℃时,传热系数为27.4 W/(m~2·K),当蒸发温度为0℃时,传热系数为34.4W/(m~2·K),提高了25.5%;随着蒸发温度的升高,冷风机的制冷量逐渐增大,当蒸发温度为-25℃时,制冷量为44.3 k W,当蒸发温度为0℃时,制冷量为64.3 k W,增大了45.15%。采用泵供液式制冷量测试法,测得在不同实验工况下,冷风机制冷量实验值比模拟值低5%左右,验证了冷风机模型的正确性。     

Experimental Investigation of Thermal Deformation in Thermoelectric Coolers

Abstract: From high‐tech industry to consumer electronics, thermoelectric cooler (TEC) has been widely used. Basically, TEC is a sandwich structure. An array of small bismuth telluride cubes is placed between two ceramic plates and bonded to them. When a DC is applied, thermal deformation occurs because of the temperature gradient produced between the two ceramic plates of the device. To ensure the safety of the TEC, it is therefore important to investigate the thermal deformation induced. However, because of the complexity of the TEC structure, numerical simulation cannot be easily performed. In this study, digital speckle pattern interferometry (DSPI) was employed to measure the real‐time full‐field thermal deformation in TECs. Variations of thermal deformations versus magnitudes of DC were obtained. The obtained experimental results will be very useful for building the numerical model.     

一种新型便携式制冷保温容器的试验研究

研制一种新型便携式制冷保温容器制冷系统，主要用于保存血液。确定半导体制冷核心部件的参数，如半导体制冷片的选择、容器内部结构及系统的匹配。通过性能试验进行优化，对影响半导体制冷的因素进行讨论。实验结果表明，将半导体制冷应用于保温容器是可行的，而且是有利的。该研究结果对半导体制冷技术在小型制冷保温容器中的进一步研究和应用具有一定的指导意义。     

基于生物质燃料的水冷式温差发电机的实验研究

为解决无电区域和火灾、地震和雪灾等特殊条件下的供电问题,设计了一种可燃用木柴和木炭等生物质燃料的水冷式温差发电机,其特点在于引入了一种辐射型的集热器。温差发电机的总质量为23.3 kg,集成了直流稳压器,可稳定地对外输出电能。测试了温差发电机的启动特性、空载特性和功率负载特性,结果表明：该温差发电机的平均工作温差为68℃,最大空载电压达到116.3 V。当接入负载时,输出功率随外部负载电阻的增大而降低。当外部负载为1.6 Ω时,温差发电机可对外输出最大功率为22.4 W;继续降低负载电阻时,温差发电机将不能维持稳定地输出电能。     

采用有限元法探讨横管式煤气初冷器的运行方式

本文在对涟钢焦化厂初冷器热工测试的基础上，采用有限元法对其进行数值模拟仿真优化研究，分析了焦化厂煤气初冷系统运行状况，找出了影响煤气冷却效果的因素和操作上存在的问题，对其运行方式进行探讨并提出了具体的改进建议，对煤气初冷器的运行效果起到了较好作用。     

太阳能热电空调理论研究与性能分析

从能源利用及环境保护角度出发，设计了一种全新的太阳能热电空调，介绍了它的系统组成特点、工作原理，并分析了影响其性能的因素。     

Skutterudite 结构热电材料的研究进展

CoAs3结构的Skutterudite化合物具有复杂的能带结构，较大的空穴迁移率，通过适当的掺杂，可使Skutterudite化合物的笼状孔隙形成部分填充，使填隙原子处于“跳动”状态，从而产生对声子散射作用，降低Skutterudite化合物的热导率。