發(fā)布時(shí)間：2021-12-11 02:03

　　提出了在露天環(huán)境下一種太陽(yáng)能半導(dǎo)體保鮮裝置,并對(duì)裝置結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體制冷組件、光伏組件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇,最后對(duì)該裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究與分析。實(shí)驗(yàn)表明,在穩(wěn)定工況下半導(dǎo)體制冷片存在最佳制冷系數(shù)的電流I_opt=2.7 A,最大制冷量的電流I_o=3.5 A;不同環(huán)境溫度下保溫箱的溫度在40—50 min時(shí)趨于穩(wěn)定,且在環(huán)境溫度T₀=30℃時(shí),半導(dǎo)體制冷系數(shù)COP達(dá)到最大值為0.426;隨散熱風(fēng)扇電壓增大,半導(dǎo)體制冷系數(shù)COP增大,而系統(tǒng)COP’先增大后減小,且在環(huán)境溫度T₀=30℃、輸入電壓為10 V時(shí)COP’達(dá)到最大值為0.391。 

【文章來(lái)源】：低溫工程. 2019,(05)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)Fig．1Solarsemiconductorrefrigerationsystem

體制冷元器件、溫度測(cè)量裝置與保鮮箱等組成，如圖1所示。圖1太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)Fig．1Solarsemiconductorrefrigerationsystem2．1半導(dǎo)體制冷原理半導(dǎo)體制冷的原理主要源于帕爾貼效應(yīng)，P，N型兩種半導(dǎo)體材料接觸，P型半導(dǎo)體材料中存在空穴，而N型半導(dǎo)體材料存在大量?jī)r(jià)電子。在半導(dǎo)體冷端，電流方向N→P，電子克服電流做功吸收環(huán)境中的熱量;在半導(dǎo)體熱端，電流方向P→N，向周圍環(huán)境放熱［12］。將多個(gè)PN型半導(dǎo)體材料進(jìn)行串聯(lián)，形成熱電制冷電堆，如圖2所示。2．2太陽(yáng)能發(fā)電原理太陽(yáng)能發(fā)電可視為半導(dǎo)體制冷工作的一個(gè)逆過程。光伏板上的P、N型半導(dǎo)體材料受到太陽(yáng)光輻射，溫度升高，存在溫度差，并產(chǎn)生大量的空穴和電子對(duì)，P型半導(dǎo)體材料和N型半導(dǎo)體材料接觸產(chǎn)生電勢(shì)圖2熱電制冷電堆原理Fig．2Principleofthermoelectricrefrigerationreactor差，成為了太陽(yáng)能電池，并以直流電的形式供電［13］，如圖3所示。圖3太陽(yáng)能發(fā)電熱電原理Fig．3Thermoelectricprincipleofsolarpowergeneration2．3系統(tǒng)工作太陽(yáng)能光伏組件由光伏板、控制器、蓄電池組成。強(qiáng)太陽(yáng)能光照輻射時(shí)，太陽(yáng)能電池向半導(dǎo)體制冷片供電的同時(shí)向蓄電池充電，反之，陰雨天太陽(yáng)能發(fā)出不足電量由蓄電池補(bǔ)償，控制器防止蓄電池過充電和過放電。半導(dǎo)體制冷片的效率與冷熱端溫差有關(guān)，對(duì)熱端進(jìn)行有效散熱能夠提高半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)性能［3，14］。本設(shè)計(jì)熱端采用翅片、熱管進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流散熱，而冷端在保鮮箱內(nèi)考慮冷量的散冷，采用冷板進(jìn)行散冷。半導(dǎo)體制冷片與散熱裝置所需的電源由太陽(yáng)能發(fā)電提供。3實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

詘氳繼迦榷耍?緦鞣較?P→N，向周圍環(huán)境放熱［12］。將多個(gè)PN型半導(dǎo)體材料進(jìn)行串聯(lián)，形成熱電制冷電堆，如圖2所示。2．2太陽(yáng)能發(fā)電原理太陽(yáng)能發(fā)電可視為半導(dǎo)體制冷工作的一個(gè)逆過程。光伏板上的P、N型半導(dǎo)體材料受到太陽(yáng)光輻射，溫度升高，存在溫度差，并產(chǎn)生大量的空穴和電子對(duì)，P型半導(dǎo)體材料和N型半導(dǎo)體材料接觸產(chǎn)生電勢(shì)圖2熱電制冷電堆原理Fig．2Principleofthermoelectricrefrigerationreactor差，成為了太陽(yáng)能電池，并以直流電的形式供電［13］，如圖3所示。圖3太陽(yáng)能發(fā)電熱電原理Fig．3Thermoelectricprincipleofsolarpowergeneration2．3系統(tǒng)工作太陽(yáng)能光伏組件由光伏板、控制器、蓄電池組成。強(qiáng)太陽(yáng)能光照輻射時(shí)，太陽(yáng)能電池向半導(dǎo)體制冷片供電的同時(shí)向蓄電池充電，反之，陰雨天太陽(yáng)能發(fā)出不足電量由蓄電池補(bǔ)償，控制器防止蓄電池過充電和過放電。半導(dǎo)體制冷片的效率與冷熱端溫差有關(guān)，對(duì)熱端進(jìn)行有效散熱能夠提高半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)性能［3，14］。本設(shè)計(jì)熱端采用翅片、熱管進(jìn)行強(qiáng)迫對(duì)流散熱，而冷端在保鮮箱內(nèi)考慮冷量的散冷，采用冷板進(jìn)行散冷。半導(dǎo)體制冷片與散熱裝置所需的電源由太陽(yáng)能發(fā)電提供。3實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與搭建3．1選擇制冷片組件本文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)保鮮箱的箱內(nèi)尺寸500mm×500mm×200mm，根據(jù)冷庫(kù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，保鮮溫度為0—10℃左右。保溫箱底部的冷板與半導(dǎo)體片硅膠粘合接觸，以環(huán)境溫度T0=35℃，穩(wěn)定工作保鮮箱內(nèi)14


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