基于电热效应的带状制冷结构的模拟研究

提出了一种基于电热效应的带状电热模块的模块化固体制冷装置。在该装置中,由电热材料P(VDF-TrFE-CFE)三元聚合物制成带状电热模块,在驱动轮带动下依次通过电极、热端蓄热器、冷端蓄热器实现电热效应的4个阶段,实现连续供冷。利用数值模拟对该结构的一个制冷单元进行了研究,研究了电热模块的极化时间、长度、运动速度、温度跨度以及所施加的电场强度的影响。研究结果表明:电热模块的极化时间对获得稳定的制冷功率密度(CPD)至关重要。CPD随着电热模块长度的增大而增大,随着其运动速度的增大而增大,随着两端温度跨度的增加而减小,并且与电场强度表现出很强的正相关性。另外,不同电场强度下存在最佳的COP/COPc值。在温度跨度为3 K、电场强度为160 MV/m的情况下,该制冷单元的CPD达到了6.61 W/cm^(2)。