本文關(guān)鍵詞：熱電堆傳熱過程的數(shù)學(xué)建模與實踐

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【摘要】：淡水資源短缺是人類面臨的日益嚴(yán)重的問題，不管是沙漠地區(qū)還是內(nèi)陸地區(qū)、沿海地區(qū)都存在著相同的問題，而海水淡化的一種重要方式即為蒸餾-冷凝。此外，空氣中的水蒸汽也是一種淡水資源，且這種資源不受地域的限制。因此科研團(tuán)隊利用熱電堆通電后一端升溫一端降溫的現(xiàn)象，設(shè)計太陽能空氣取水機(jī)。熱電堆做為太陽能空氣取水機(jī)的核心部件，即為本論文的主要研究對象。本論文的研究對象為熱電堆的傳熱過程，，主要對熱電堆傳熱過程進(jìn)行機(jī)理分析，建立熱電堆傳熱過程的數(shù)學(xué)模型，并利用計算機(jī)MATLAB平臺對模型進(jìn)行仿真；然后基于熱電堆的熱電效應(yīng)設(shè)計太陽能空氣取水機(jī)；最后將熱電堆傳熱過程看過一個單輸入單輸出系統(tǒng)，推導(dǎo)出關(guān)于輸入輸出的傳遞函數(shù)即系統(tǒng)的模型，做實驗，記錄下輸入和輸出的數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)辨識知識選擇合適的參考模型，利用遞推增廣最小二乘法進(jìn)行系統(tǒng)辨識。具體研究內(nèi)容有如下： (1)根據(jù)半導(dǎo)體的五種熱電效應(yīng)及其之間的相互影響，分析半導(dǎo)體制冷片即熱電堆的工作機(jī)理，提出一種簡單、具體的建模方法，并基于機(jī)理分析法建立熱電堆傳熱過程的數(shù)學(xué)模型，由熱電材料的性能參數(shù)計算出模型的參數(shù)，然后在計算機(jī)MATLAB平臺上進(jìn)行仿真，得到熱電堆冷端和熱端溫度隨時間的變化曲線；熱電堆傳熱過程為單輸入單輸出系統(tǒng)，推導(dǎo)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)并對傳遞函數(shù)。 (2)根據(jù)熱電堆實際工作情況設(shè)計實驗，搭建實驗臺，針對熱電堆的傳熱過程做實驗，記錄下輸入和輸出；對系統(tǒng)傳遞函數(shù)進(jìn)行Z變換，得到系統(tǒng)的差分方程，并利用最小二乘法來驗證模型參數(shù)。 (3)介紹基于熱電堆的熱電制冷效應(yīng)對太陽能空氣取水機(jī)的總體設(shè)計。太陽能空氣取水機(jī)系統(tǒng)具體包括冷凝器、儲液罐、空氣管道回路及控制電路模塊，梳理各部分的結(jié)構(gòu)組成及運(yùn)行流程。介紹設(shè)計模塊運(yùn)行原理框圖及電路控制流程。
【關(guān)鍵詞】：熱電堆 機(jī)理分析建模 仿真 最小二乘法
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK124
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外熱電制冷的趨勢11-13
• 1.2.1 國內(nèi)外熱電制冷的現(xiàn)狀與發(fā)展11-12
• 1.2.2 國內(nèi)外淡水提取技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展12-13
• 1.3 熱電制冷的應(yīng)用13-14
• 1.4 論文的主要內(nèi)容14-15
• 1.5 論文的結(jié)構(gòu)安排15-16
• 第2章 熱電效應(yīng)與建模基礎(chǔ)16-30
• 2.1 熱電效應(yīng)基礎(chǔ)16-19
• 2.1.1 帕爾貼效應(yīng)16-18
• 2.1.2 塞貝克效應(yīng)18
• 2.1.3 傅立葉效應(yīng)18-19
• 2.1.4 焦耳效應(yīng)19
• 2.1.5 湯姆遜效應(yīng)19
• 2.2 熱電制冷的基本計算公式19-20
• 2.2.1 冷端產(chǎn)冷量19-20
• 2.2.2 熱端放出熱量20
• 2.3 熱電模塊的制冷特性20-23
• 2.3.1 熱電制冷的優(yōu)值系數(shù)和制冷系數(shù)20-22
• 2.3.2 熱電制冷的最佳工況計算22-23
• 2.4 建�；A(chǔ)23-29
• 2.4.1 熱力學(xué)系統(tǒng)建�；A(chǔ)26-27
• 2.4.2 最小二乘法27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 第3章 熱電堆傳熱過程的數(shù)學(xué)建模及仿真30-45
• 3.1 熱電堆的數(shù)學(xué)建模問題30-31
• 3.2 基于機(jī)理分析法的熱電堆傳熱過程的建模分析31-34
• 3.2.1 熱電堆的工作機(jī)理31-32
• 3.2.2 熱端與環(huán)境的輻射換熱32-34
• 3.3 熱電堆傳熱過程的數(shù)學(xué)建模方法34-36
• 3.3.1 物理方程的建立34-35
• 3.3.2 控制方程的轉(zhuǎn)換35-36
• 3.4 基于動態(tài)模型的計算機(jī) MATLAB 仿真36-41
• 3.4.1 參數(shù)的確定36-38
• 3.4.2 仿真結(jié)果38-41
• 3.5 系統(tǒng)傳遞函數(shù)的確定41-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 熱電堆傳熱過程的實驗45-49
• 4.1 實驗設(shè)計45-46
• 4.2 實驗結(jié)果46-47
• 4.3 實驗驗證47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第5章 基于熱電堆太陽能空氣取水機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計49-55
• 5.1 總體設(shè)計50-51
• 5.2 控制電路模塊的設(shè)計51-52
• 5.3 空氣取水機(jī)工作過程52-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 第6章 總結(jié)與展望55-57
• 6.1 全文總結(jié)55-56
• 6.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-62
• 附錄62

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 任欣,張鵬;有限散熱強(qiáng)度下半導(dǎo)體制冷器性能的實驗研究[J];低溫工程;2003年04期

2 劉昆;符影杰;洪俊明;;半導(dǎo)體制冷溫度控制算法的實驗研究[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2010年01期

3 羅斌;代彥軍;;太陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)的發(fā)展和前景[J];可再生能源;2006年01期

4 陳林根;孟凡凱;戈延林;孫豐瑞;;半導(dǎo)體熱電裝置的熱力學(xué)研究進(jìn)展[J];機(jī)械工程學(xué)報;2013年24期

本文編號：697172