多制冷片热电模组中制冷片热布局仿真研究

以多制冷片热电制冷模组为研究对象,通过对6组具有相同有效工作面积和理论性能参数,而数量、型号、排布方式不尽相同的热电制冷片进行有限元仿真,探究热电制冷片热布局对热电制冷模组实际工作性能的影响。结果表明,热电制冷片热布局会影响热电制冷模组的实际工作性能。所研究的6组排布中,具有相同排布方式的“单片居中”、“2片居中”、“4片居中”表现出了近乎相同的实际工作性能;而最优排布方式“4片均布”相比“单片居中”,在热源发热功率为30 W和50 W、工作电流为最大电流的条件下,制冷效果分别提升了13.88%和9.17%,制冷效率分别提升了12.24%和12.12%。

翅片截面形状对风冷翅片散热器性能的影响

基于牛顿粘性定律和计算流体力学(CFD),在实际项目的基础上探究了五种不同垂直截面形状的翅片式散热器在强迫对流条件下的散热性能,最终根据其各自的散热性能和经济性筛选出最佳垂直截面形状的散热器为三角形截面翅片散热器,与传统的矩形截面翅片散热器相比,其散热性能提升了4.23%,材料成本下降了17.95%。

热电制冷模组热端散热器性能优化研究

针对实际项目热电制冷模组进行了三维数值模拟,对比分析断槽数不同的四种典型散热器在不同电流、翅片厚度、断槽宽度下的散热能力,得到了性能较佳的工况与散热器模型。结果表明,随着电流增加,热电制冷模组冷面温度不断降低,当电流超过一定数值时,冷面温度趋于平衡,热面温度急剧上升。四类散热器中,断槽数为一的散热器散热能力较佳,并对此类散热器的翅片厚度进行优化,在研究范围内,翅片厚度2.5 mm散热效果较佳。断槽宽度有临界值,断槽宽度值小于9 mm时散热器面积减小不会使散热能力减弱,反之大于9 mm时散热能力急剧衰弱,为实际工程的分析提供了借鉴和参考。

双制冷片热电制冷模组布局优化研究

对两个热电制冷片的制冷模组进行数值模拟,分析制冷片中心间距对热耦合强度的影响;通过有限元仿真,对比分析热电制冷片中心间距和偏置距离差异对其性能的影响。结果表明:制冷片的中心间距能显著影响热耦合强度,热耦合强度随着中心间距的增大而降低;制冷片的热布局优化能使制冷模组的实际工作性能提升,在热电制冷片中心间距为100 mm,偏置中心线距离为10 mm时,模组工作性能最佳。在工作电流3 A时,相比于两片热电制冷片邻接布置,冷热面温差降低了11.66%,制冷量和制冷效率分别提升了6.76%和9.21%。