太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究

發(fā)布時(shí)間：2020-06-11 10:35

【摘要】：不可再生能源的消耗與氟氯烴類制冷劑的大量使用對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞,加快了新能源開(kāi)采及使用的步伐。太陽(yáng)能作為一種可再生的清潔能源,其在未來(lái)能源使用與開(kāi)發(fā)中具有巨大發(fā)展前景。近年來(lái)太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)與半導(dǎo)體制冷技術(shù)清潔無(wú)污染的優(yōu)勢(shì)在實(shí)際生產(chǎn)中也得到了極大的發(fā)揮與應(yīng)用。因此,綜合利用兩項(xiàng)技術(shù)并探求其結(jié)合效果對(duì)后續(xù)太陽(yáng)能的推廣與應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文介紹了太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理與半導(dǎo)體制冷基本原理,并將二者相結(jié)合。在理論基礎(chǔ)上,建立了制冷系統(tǒng)的數(shù)學(xué)傳熱模型,通過(guò)與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比,驗(yàn)證了系統(tǒng)制冷量及制冷系數(shù)的計(jì)算方法的可行性。在實(shí)驗(yàn)上,完成了太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)組件的選擇與設(shè)計(jì)制作,對(duì)制冷片熱端風(fēng)冷、水冷、熱管散熱方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,獲得了制冷片熱端最佳散熱方式及最佳工作電壓范圍,在最佳散熱方案的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化改造,設(shè)計(jì)出制冷空調(diào)箱,分析了不同環(huán)境溫度、電壓對(duì)其制冷性能的影響。研究表明:1)熱端采用風(fēng)冷、水冷、熱管等三種散熱方式時(shí),在不同電壓的作用下,三種散熱方式的制冷量變化趨勢(shì)幾乎一致,均隨電壓增加而增大;與其它兩種散熱方式相比,水冷散熱方式制冷量最高,水冷散熱為最佳散熱方式,即為制冷系統(tǒng)一,且其最佳工作電壓范圍為8V~12V。2)制冷系統(tǒng)傳熱計(jì)算結(jié)果顯示:冷端溫度隨著電壓的增加而降低,與實(shí)驗(yàn)值在6V~10V電壓時(shí)的變化趨勢(shì)幾乎一致;模擬值與實(shí)驗(yàn)值的溫度值誤差最大為4.85%,最低為0.97%。3)結(jié)構(gòu)改造后的制冷系統(tǒng)二在不同環(huán)境溫度下,制冷量與制冷系數(shù)變化趨勢(shì)一致,制冷系統(tǒng)出風(fēng)口與環(huán)境溫度的溫差隨環(huán)境溫度增加而變大。4)制冷系統(tǒng)二在不同電壓下,隨著電壓的增加,制冷量逐漸增加,且在12V電壓,環(huán)境溫度為25℃時(shí)達(dá)到最高,可達(dá)96W;制冷系數(shù)隨著電壓的增加而減小;不同環(huán)境溫度下,制冷系數(shù)減小趨勢(shì)一致。5)在10V與12V電壓下,制冷系統(tǒng)一與制冷系統(tǒng)二制冷量相差不大。不同制冷片電壓下,優(yōu)化后制冷系統(tǒng)的制冷系數(shù)得到大幅提高,且在8V電壓時(shí)提高最大,約提高28%。
【圖文】：