半导体多级制冷器设计的火用效率分析

对半导体多级制冷器不同的设计方法作了介绍,提出了最大火用效率分析的设计方案,导出了各种设计方案的设计公式。建立了半导体单级到四级制冷器的数学模型,并进行数值计算。通过对各种设计方法的理论分析,指出了采用最大火用效率设计的独特之处及得出了半导体多级制冷器设计的一些重要结论。

基于热管散热的多级热电制冷器性能分析

为了研究几何结构对多级热电制冷性能的影响,建立了基于热管散热的多级热电制冷器有限时间热力学模型,提出模块利用系数和协调性能系数两个性能评价指标,并采用数值模拟的方法研究了热电偶比例系数和级数对热电制冷器性能的影响,得到了不同几何结构下装置性能指标随工作电流的变化规律。结果表明:比例系数为2的六级热电制冷器的制冷温差和制冷量可分别达到135.3℃和0.34 W;较小的比例系数和工作电流,可以有效实现制冷能力和经济性能的统一。设计制作了基于热管散热的四级热电制冷器样机,当环境温度分别为16℃和26℃时,实测冷端温度分别为-76℃和-69℃。

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。

多级半导体制冷器设计

文中主要介绍了半导体制冷器的基本原理及其应用 ,并对涉及到多级制冷器的有关公式进行了推导 。

基于微/纳尺度冷却扩展热电元件的制冷极限(英文)

提出一种借助于在热电冷却器热端引入微尺度冷却,以提高其制冷性能参数的新方法,并建立了相应的理论模型来刻画该过程,并在此基础上对各类有助于提高制冷性能的潜在途径进行了参数化研究。结果表明,热电臂中存在一个最佳冷却长度,可在其冷热端实现最大的温度差。讨论了将该方法在低温环境及其他几类特殊场合的应用,并分析了加工该结构的相关问题。与通过改进材料来提高制冷性能的方法相比,该方法可在材料性能已趋极限时,提供一种新的物理途径用以强化热电冷却元件制冷性能。