利用帕尔贴效应进行甲醇蒸馏的试验研究

【目的】为解决现有蒸馏体系能源利用效率低的问题,设计了一种基于热电制冷器(thermoelectric cooler, TEC),可实现加热与冷却效率协同倍增的高能效蒸馏装置。【方法】选取工业中常用的甲醇作为目标液体进行试验验证,考察在不同输入电压下TEC冷热端的热力学特性对馏出速率和能源利用效率的影响。【结果】采用4片型号为TEC1-12706的制冷片,在输入电压为8 V时,甲醇的馏出速率最大,为3.59 g/min,此时的能量利用效率为239.61%;而输入电压为7 V时,热电蒸馏系统的能量利用效率最高,达到245.01%,此时的馏出速率为2.61 g/min。通过利用热电制冷模块的热端热量进行加热,再耦合热电制冷模块冷端冷量进行蒸气的冷凝,可以实现加热与冷却效率协同倍增。【结论】本研究结果为降低蒸馏过程的高能耗提供了关键技术支持。

一种采用循环水作为冷却介质的热电蒸馏装置

【目的】为解决传统蒸馏装置蒸馏液体时的高能耗和低能效比问题,提出一种采用循环水作为冷却介质的耦合热电制冷器(thermo electric cooler,TEC)的蒸馏装置。【方法】首先选取甲醇作为目标液体进行试验验证;然后考察TEC冷热端的热力学参数在不同输入电压下对系统蒸馏速率及能效比的影响。【结果】使用4片型号为TEC1-12706的制冷片,当循环水流速为40 L/h、电压为15 V时,甲醇的馏出速率最大值为18.7 g/min,此时系统的能效比最高为285.5%。【结论】本研究结果可为传统蒸馏装置能效比的提升提供一些参考。

微型温差电器件及相关材料的研究现状

1821年德国科学家塞贝克发现的塞贝克效应以及后来帕尔帖效应和汤姆逊效应开启了热电学的大门,人们应用这些效应先后制造出了各种温差电器件,如温差电发电器、温差电致冷器、温差电传感器、温差电探测器等。随着微电机系统(MEMS)技术、微电子技术引入温差电器件的制造,微型温差电器件吸引了越来越多的注意。介绍了近年美国、德国、中国等在微型温差电器件制造及材料研究方面的相关研究成果。

一种新型水泥样品X荧光分析仪的研制

介绍了一种可同时分析水泥样品中镁、铝、铁、钙等多元素含量的 X荧光分析仪。该仪器采用Si- PIN电制冷半导体探测器 ,激发源采用小功率 X光管 ,仪器具有数据采集、实时显示、数据处理、数据通讯等功能。

在高于253K温度下的1550nm波长单光子探测实验(英文)

介绍了在高于253 K的温度下,实现红外单光子探测的实验·选用拉通电压较高的雪崩光电二极管(APD) ,设计制作了非线性限流技术保护高温工作的APD,利用半导体热电制冷器,在256 .8K的温度下,实现了1550 nm波段的单光子探测实验·单光子探测的暗记数率为3 .13×10-5ns ,在220 kHz/s的单光子脉冲速率下,探测效率为2 .08 %·

帕尔帖器件在生化分析仪中的应用及生化分析仪维修

本文介绍帕尔帖器件的基本原理和它在半自动生化分析仪中的应用,以及生化分析仪在使用中易出现的故障及维修方法。

嵌入式系统的制冷CCD相机(英文)

根据天文摄影中CCD的工作特性,提出了基于嵌入式技术制冷CCD相机的新方法,以ARM微处理器为硬件平台设计了嵌入式制冷CCD相机,并在低照度下的天文观测中取得了良好的效果。基于天文制冷CCD的具体特性和对信号数据输出的要求,选用CXD1267和AD9826分别设计CCD的列转移驱动时序和CCD的水平读出时序。通过微处理器定时中断,实现对CCD制冷温度的实时控制。分析了科学级CCD噪声的种类及来源,通过实验得到了温度、曝光时间与暗电流噪声的关系以及CCD的读出速率与读出噪声的关系。进而在硬件和软件上采取了相应的措施有效地降低了CCD的噪声。

TEC结构的三维非线性瞬态温度场分析

热电制冷器(TEC)以其体积小、作用速度快及无噪音等机械制冷无法替代的优点在航空航天和电子工业等领域得到了越来越广泛的应用。本文根据TEC的导热特点,推导了TEC结构稳态温度场的解析解,建立了其瞬态非线性温度场分析的微分方程。利用伽辽金法导出TEC结构热分析的有限元方程,对非线性热分析的有限元方程进行了求解,得到了TEC的稳态温度场和瞬态响应温度场。算例结果表明,本文提出的TEC结构热分析有限元模型具有较高的精度,能够有效地分析TEC的非线性瞬态温度场。

基于单片机的半导体制冷温度控制仪

根据半导体制冷器(TEC)的物理特性分析了半导体制冷技术的关键,给出了温度控制仪系统的总体设计方案.整个系统采用闭环控制结构,系统的抗干扰能力大大增强.为半导体制冷器量身定做的驱动电路,可以方便的调节通过TEC电流的大小和方向,使TEC加热制冷灵活迅速的特点得到充分发挥.比例积分(PI)的控制方法使得温度控制快速稳定.温控仪与上位机通过USB口进行通讯,实现了上位机对温控仪的远程控制.

基于微机电系统和BP PID控制算法的露点仪设计

为实现大气中露点温度的精确测量,提出一种基于MEMS及BP PID控制算法的露点仪。为提高测量精度,采用24位Σ-Δ电容数字转换器进行电容测量,并设计了基于电位差计式电桥的低噪声测温电路。软件设计中,为提高测量、信号处理、通讯等任务的效率及稳定性,移植了FreeRTOS操作系统,提出一种基于BP神经网络的PID控制算法对半导体制冷器进行功率控制,提高了参数自适应能力及响应速率。与Michell公司的计量级冷镜式露点仪比对结果表明,该系统的测量精度达±0.2℃。

基于最大制冷系数调节算法的井下制冷器设计

为了提高井下电子仪器的应用温度范围,创新性地设计了基于半导体制冷技术的井下制冷器为仪器降温。通过分析半导体制冷片的性能特性,得到了最大制冷系数工况的实现条件,据此设计了能够均衡最大制冷系数工况和最大制冷量工况的分段调节控温算法,以达到高效制冷的目标。为了实现控温算法的系统设计,使用微控制器控制高精度温度传感器采集多点温度,同时用特殊功率运算放大器设计了精密电压-电流转换器为半导体制冷片供电。仿真及实验测量结果表明,该井下制冷器具有制冷效率高、自产热低、可耐高温等特点,使较低温度级别的井下电子仪器在较高的环境温度下能够正常工作,有利于降低钻井成本。

基于有限元分析的MEMS热电制冷器仿真设计研究

优化的结构对设计具有较高热电转换效率的微型MEMS热电制冷器具有重要的意义。应用伽辽金有限元法构造了热电效应的耦合控制方程组,通过计算机仿真,采用数值计算的方法考察了微型MEMS热电制冷器模型中P,N级材料长短,横截面积和基底材料厚度的变化对微型MEMS热电制冷器件热电转换效率的影响,对设计高效的微型MEMS热电制冷器件提供了一种理论依据。

微型热电制冷器中半导体热电元件热电冷却过程的建模与仿真研究

全球精密的航空航天设备、家用电器设备等微电子热管理系统控制元件的有效散热都体现了微型热电制冷器(Thermoelectric Cooler,TEC)的重要作用。基于有限元多物理场仿真软件对TEC的热电冷却过程及半导体热电元件工作过程中的Peltier效应进行模拟仿真。研究表明:TEC的电功率与电流呈正比关系,两端的陶瓷基板温度受电流的影响,且工作电流为3.2~3.4 A(工作电流范围为0.4~3.6 A)时有最大温差;电流在Bi_(2)Te_(3)半导体热电元件循环时会出现Peltier冷却效应,半导体元件的连接点(P-N结)处会产生50 V的电压,最低温度为60.9 K。该研究内容对微型热电制冷器及其热电元件在电子器件热管理中的应用、设计和优化具有较高的参考价值和指导意义。

热电物理的研究进展

热电效应在发电、致冷方面有巨大的应用潜力．这些年来，人们为提高热电能量转换效率进行了不懈的努力．文章概述了从机理上提高材料热电性能的一般途径．在此基础上，介绍了最近几年在氧化物超导体、ＴＰｎ３化合物、富硼固体等新材料体系中，以及在非均匀材料、复合型材料。