浅谈半导体制冷温度控制系统的设计研究

在经济快速发展进程中,半导体制冷技术被应用的越来越频繁、越来越广泛,只因制冷优势明显,基于单片机与TEC1-12706发展起来的半导体制冷技术控制系统将成为本文研究的主要对象,本文会着重剖析半导体制冷优点与缺点。此外,在制冷行业中,半导体制冷技术也被称之为热电制冷或温差电制冷,研发出来的半导体制冷控制系统以高端精度的分段式PID控制算法为基础,PWM为其主要输出方式,在多次实践测验中,发现系统设计具有结构简单、操作方便的特点,可以更好辅助半导体制冷器更好运转,以达成既定工作目标,有重要研究价值。

微型同轴脉管制冷机最低制冷温度影响因素的实验研究

本文对微型同轴脉管制冷机最低制冷温度的影响因素进行了实验研究。试验结果表明:在其他运行参数不变的情况下,随着氢浓度的逐渐减少,最低制冷温度也逐渐降低,当氢的摩尔浓度小于20％时,其最低制冷温度和纯氦相差不大。不同的氢氦配比下,该脉管制冷机的最佳运转频率为16.7 Hz。随着系统平均压力的提高,最低制冷温度也随之下降,但变化幅度越来越小。

双制冷温度双工质吸收制冷系统Ⅱ的模拟

为克服在较高温度的热源下只用氨作为制冷剂时采用二级再生流程系统操作压力高的弊病 ,提出了一种新的吸收制冷系统。将水 -溴化锂和氨 -硝酸锂二系统耦合 ,在后者所组成的系统 2中设置二个不同蒸发温度的蒸发器。对该系统的操作性能进行了热力学模拟 ,分析讨论了热源温度、冷却水温度和低温蒸发温度的影响及系统适宜的操作条件。在较高的热源温度和较宽的操作条件下 ,系统操作性能稳定 ,其制冷性能系数COP可以稳定在 0 .95以上 ,稍低于类似条件下只用水 -溴化锂作为工质的二级再生系统 ,但相应的制冷温度分别为 1℃和 - 5℃ ,是一种很有实用价值的吸收制冷系统。

一种双制冷温度双工质吸收制冷系统的模拟

在较高的热源温度下 ,吸收制冷系统需采用双效再生流程提高制冷性能系数COP ,从而却使只用氨作为制冷剂的系统再生操作压力大幅度增高。为克服这种缺陷 ,提出了一种新的吸收制冷系统 ,分别以水 -溴化锂和氨 -硝酸锂作为二个系统的工质 ,将二系统耦合组成双制冷温度双工质系统。对该系统的操作性能进行了热力学模拟 ,分析讨论了热源温度、冷却水温度和蒸发器 2蒸发温度对系统操作性能的影响及系统适宜的操作条件。该系统操作稳定 ,在较宽的操作条件下 ,COP可以稳定在 1.10以上 ,与类似条件下只用水 -溴化锂作为工质的系统相当 ,但相应的制冷温度可低至 - 13℃以下 。

排放气回收系统制冷温度偏高原因分析和处理措施

榆能化公司线性低密度聚乙烯装置排放气回收系统主要是降低从脱气仓排放的气体温度,使其冷凝下来,从而达到原料回收利用的效果。但由于装置排放气回收系统制冷温度长期偏高,使得部分回收气不能完全冷凝而排至高压火炬,造成原料的浪费,降低了单体的回收率,无形中增加了装置的运行成本。

LPG回收系统制冷温度的模拟计算

文章介绍了LPG回收制冷温度的重要性,以UEP项目为模型,阐述了LPG的回收工艺流程,并通过HYSYS模拟计算,讨论了膨胀机出口压力与C3回收率、总功耗、LPG的回收量、外输气量的关系;最后通过相对收益确定最佳的LPG回收制冷温度范围。

反应堆水冷式空调制冷系统制冷温度异常分析

反应堆空调制冷系统作为关键辅助系统,其安全稳定运行直接关乎反应堆相关冷却设备的可靠运行。针对反应堆水冷式空调制冷系统在运行过程中出现制冷温度异常的现象,研究系统原理及工作流程,分析影响制冷温度的因素并逐一排查,最终定位异常原因为冷凝器换热管结垢导致换热能力下降。经过处理并验证,有效解决了空调制冷系统制冷温度异常问题,保障反应堆安全运行。

进气温度及冷流率对涡流管制冷性能的影响

采用基于实际生产应用的涡流管模型,以空气为介质,模拟分析了不同进气温度和冷流率对涡流管制冷性能的影响,结果表明:冷流率一定时,涡流管的冷端出口温度、热端出口温度、制冷温度效应及单位制冷量均随进气温度的升高而增大,而制冷效率基本不受温度影响;在相同进气温度下,涡流管的制冷温度效应、单位制冷量及制冷效率都随冷流率的增大呈先增大后减小的趋势;存在一个最佳冷流率范围使得制冷温度效应、单位制冷量、制冷效率最大,但它们各自的最佳冷流率范围不同。

热电制冷器温度依赖的材料参数的提取

为获取通常情况下大部分厂家保密但在计算过程中所必须的热电制冷器(TEC)的热电材料参数,对温度依赖的热电材料参数进行了提取.利用一款一级TEC性能的测试结果,基于热电基本公式,根据两种不同的材料参数取值方法分别建立了两个超定方程组,通过对这两个方程组进行求解,分别提取了两组TEC的热电材料参数.并用所提取的两组热电材料参数对另一款相同材料的5级TEC性能进行了计算以验证所提取材料参数的有效性.结果表明:厂家性能曲线误差随级数增加而增大,对于5级TEC,制冷温度误差可达20 K以上,这在TEC选型中应予以重视;本文所提取的材料参数在计算另一款5级TEC制冷温度时,不同制冷量下误差最大为1.6 K^6.1 K.同时,电压的计算结果表明计算模型中接触电阻是不可忽略的,通过所提取的电阻误差对电压的计算进行修正后,在TEC适用工作电流区间内,两组参数计算的电压相对误差分别小于4.80%和7.00%.本文方法计算的制冷温度误差约为极值法误差的1/5~1/2,约为厂家参数误差的1/10~1/4,准确度与有限元法利用热电材料参数实测值计算的结果近似,可有效的用于相同材料TEC的性能评估.

密闭空间串联式两级热电制冷器瞬态特性分析

综合考虑包括汤姆孙效应在内的热电材料内部效应,建立工作在绝热表面空间内和非绝热表面空间内的串联式两级热电制冷器计算模型,通过分析冷热端温度、级间温差等参数的瞬态变化对两级热电制冷器性能的影响,得到了制冷空间温度、制冷量、制冷系数等性能参数随时间的变化规律.分别改变输入电流、热电偶数量和热电偶分配比,对比分析了2种模型的最低制冷温度、降至稳定温度耗时、制冷量和制冷系数的变化规律.结果表明,与相同条件的单级热电制冷器相比,两级热电制冷器降温所需时间较长但可达到更低的制冷温度;适当增大电流可以有效减少制冷耗时,且存在最佳电流、最佳热电偶数量和最佳热电偶分配比,分别使制冷空间温度最低,制冷器制冷系数最大.

含发热元件密闭空间热电制冷器瞬态特性

为了研究密闭空间中发热元件对热电制冷器瞬态特性的影响,基于有限时间热力学理论,建立工作在含发热元件制冷空间中的热电制冷器计算模型.采用热阻网络分析方法,分析不同工况下关键参数对热电制冷器瞬态特性的影响,得到制冷空间温度、制冷系数、制冷量等性能参数随时间的变化规律.分别改变发热元件功率、工作电流、冷却水流速和填充系数,对比分析不同工况下的最低制冷温度和制冷系数变化,得到热电制冷器工作参数的瞬态特性.搭建水冷式热电制冷器的测试平台,开展密闭空间热电制冷器的瞬态特性测量实验.结果表明,当发热元件功率分别为0.95、4.85和13.3 W时,仿真计算温降分别为8.96、8.33和6.94 K,实验测得温降分别为6.75、5.63和4.00 K,温度变化趋势一致,验证了计算模型.

《家用和类似用途制冷器具用NTC温度传感器可靠性要求和试验方法》标准解析

标准规定了家用及类似用途制冷器具负温度系数温度传感器(以下简称NTC温度传感器)的技术要求、试验方法等。明确了绝缘电阻、交流耐压试验测试的详细测试参数,同时增加了直流耐压和耐电流两项测试以评价热敏电阻器的电性能指标;在环境试验方面增加高温工作、低温工作、高温高湿和冷热冲击试验,并且增加了水煮试验来评价传感器封装的防水特性。

制冷液温度对地下冷冻墙制冷效果影响的有限元分析

油页岩原位开采、矿山竖井施工、基坑支护等工程中,常采用地下冷冻墙进行止水和护壁。在地下冷冻墙制冷系统中,制冷液温度影响冻结交圈时间,进而影响地下冷冻墙的制冷效率,更影响工程的施工成本及运行费用。通过有限元模拟,对制冷过程中地下温度场进行理论分析,得出制冷液温度对地下温度场的影响规律,并对制冷液温度进行优化,得到在制冷机组制冷或风冷制冷方式下,制冷液温度应在-10^-15℃较为合适的结论,为提高地下冷冻墙制冷效率提供理论指导。

热声驱动脉管制冷机的实验研究

采用热声压缩机驱动脉管制冷机 ,使彻底消除低温制冷机中的运动部件成为可能。作者研制了热声驱动脉管制冷机实验台 ,着重研究了加热温度、平均工作压力、小孔开度等主要因素对制冷机性能的影响。初步实验中 ,以氮作工质 ,获得了 - 38 7°C的无负荷制冷温度 ,最大温降达 5 4 7°C。此外 ,还指出了进一步的改进方向 ,具有一定参考价值。

行波热声发动机驱动的脉管制冷机研究

通过改变热声发动机谐振直路长度,研究系统在不同工作频率下的性能。研究发现,在一定条件下降低频率可以显著改善脉管制冷机的性能。在工作压力为 2 7MPa,加热功率为 2 350W,工作频率为 45Hz时,双向进气型单级脉管制冷机获得了 80 9K的最低制冷温度,这是目前用热声制冷方法获得的最低制冷温度。

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.

一种新型双温热源喷射制冷系统

提出一种新型双温热源喷射式制冷系统,该系统由第1喷射器和第2喷射器共同驱动,有效利用第2喷射器的增压作用提高第1喷射器引射蒸汽的压力,提高了系统总压比。与传统单喷射制冷系统相比,该系统在相同的冷凝温度下,蒸发器中能获得更低的制冷温度。建立了组成系统部件热力学数学模型,分析了中间压力、压比分配率、冷凝温度、蒸发温度和发生温度对该系统工作特性影响。研究表明:相同工况下,新系统的制冷温度比传统单喷射系统制冷温度可降低10～15℃。

单级G-M150制冷机性能实验研究

为满足高温超导和低温气体处理系统等工程应用项目的大冷量需求,单级大冷量G-M制冷机成为目前国内外的研究热点。文章中描述了以G-M150为基础的制冷机综合性能测试方法及实验平台,并对其制冷温度和制冷量两个主要性能的影响因素进行实验研究,为探讨20K单级大冷量G-M制冷机的研究提供参考。

高性能G-M型单级脉管制冷机研究

从直流抑制角度出发 ,开展了高性能 G-M型单级脉管制冷机的研究。在对各种直流抑制方式进行比较的基础上 ,利用双向进气阀流量系数的方向性 ,采用两个并联排列、指示箭头方向相反的阀门 ,称之为并联逆向双阀双向进气结构对直流进行抑制 ,成功地解决了传统单阀双向进气结构脉管制冷机的直流问题。在 2 k W( RW2 )和 4k W( CP40 0 0 )压缩机驱动时分别获得了 1 8.4K和 1 4.7K的最低制冷温度 ,对应在 3 0 K的制冷量为 1 1 .5 W和 2 9.5 W,这些都是目前单级脉管制冷机公开报道的最好结果。