半导体制冷技术应用（精选9篇）
半导体制冷技术应用 篇1
0 引言
早在1834年,法国物理学家帕尔帖就发现了帕尔帖效应[1]:当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时,节点上将产生吸热或放热的现象。帕尔帖效应发现之后并没有被人们很好地利用,直到20世纪50年代后,约飞等人发现了Bi2Te3、PbTe、SIGe等温差电性能较好的材料[2],20世纪70年代Ag0.58Cu0.29Ti0.94Te四元合金等优值系数较高的材料[3]被合成出来,使得热电效应的效率得到提高,半导体制冷的应用越来越广泛。
1 半导体制冷技术的研究
半导体制冷器具有体积小、没有振动和噪声、不污染环境、作用速度快、精度高、易于控制等优点[4,5],但也存在着制冷效率低等缺点,因此众多学者就致力于提高半导体制冷效率的研究。有人通过对半导体材料的研究,提高半导体制冷片本身的优值系数Z[6](Z=a2σ/λ,a为温差电动势率或seebeck系数,σ为材料的电导率,λ为材料的热导率),从而达到提高制冷效率的目的。同时还有很多人通过分析影响半导体制冷的性能参数,优化各制冷工况,提高热端散热效率等控制手段来提高制冷效率,使其工作在最佳制冷状态。
1.1 半导体制冷影响因素的分析
通过对半导体制冷性能的研究分析可知影响半导体制冷的各因素,优化对这些因素的控制方式,就可以提高半导体制冷的性能。学者们通过实验、数值分析、仿真等手段得出了影响半导体制冷性能的主要因素。
潘玉灼指出半导体内部的传热系数对效率的影响很大,当传热系数很小时,制冷效率很大[7]。李茂德等指出冷端负荷、半导体厚度、输入电压等因素对制冷效率的不同影响[8]:在有冷端负荷时进入稳态的时间比空载时要短;半导体厚度越大,稳定所需时间越长;电压增加越大,初始时温度变化越快。毛佳妮等采用数值分析与解析求解相结合的方法,综合讨论了稳态条件下冷端传冷与热端散热对制冷性能的影响[9]:当系统运行在较低工作电流区域时,增强冷端传冷强度对提高系统制冷性能的经济性较高;当系统稳定运行在最佳工况区域附近时,从增强热端散热强度出发,对进一步提高系统制冷性能的优势更突出。
1.2 制冷工况的研究
利用热电制冷器的冷端对环境介质进行冷却的工况称为热电制冷工况,常见的有最大效率工况、最大温差工况、最大制冷量工况和最大制冷系数工况,许多学者对制冷工况的设计和优化做了研究。
高远、蒋玉思对最大效率和最大温差工况进行了比较研究[10]:在相同的负载、温差、散热条件下,按最大效率工作状态设计时,效率高、耗电少,热节点放出的热量少,但需要的制冷元件多;按最大温差工作状态设计时,效率低、耗电多,热节点放出的热量也多,但需要的制冷元件少、省材料。李茂德、卢希红对半导体制冷的最大制冷量和最大制冷系数工况进行了分析[11]:在相同的设计条件下,最大制冷量工况,制冷系数较低、耗电较多、热端散热较多,但所用元件较少、体积较小、制造成本较低,能够适应许多特殊场合的要求,对便携式野外冷热箱等连续性工作的制冷器,通常采用这种设计方法,而最大制冷系数工况则相反。
但是不管采用哪种设计方法,都必须保证热端有较好的散热效果。若散热效果不好,势必会引起热端温度Th升高,进而影响温差△T,使△T逐渐增加,此时,制冷系数和制冷量都会下降。
1.3 散热的研究
半导体制冷过程中热端散热的效果将直接影响半导体的制冷性能,如果热端温度不能及时降下来,则势必会将热量传给冷端,进而使冷端的制冷效果降低。因此,热端散热很关键,减少冷、热端温差是提高半导体制冷性能的有效方法。半导体制冷的散热方式主要有空气自然对流散热、空气强制对流散热、水冷散热以及热管传热等。
1.3.1 各种散热方式的比较
空气自然对流散热是指散热器利用空气的自然对流把热量散到环境中去。空气强制对流散热,是指在自然对流散热的基础上,在散热片的端部安装轴流风机,其对流换热系数远高于自然对流换热。水冷散热是在半导体制冷器的热端连接一个冷却水箱,通过冷却水管中的水把热端的热量不断带走,其换热是空气自然对流散热的100倍[12]。热管散热器一般由热管和散热片两部分构成,它是一种高效率的散热装置,依靠相变过程换热,因此热管的传热效率很高。
张建成分析比较了翅片式和热管式散热器的传热性能,得出采用热管式散热器的优点[13]:只要有扩展空间,冷侧的换热面积就可以成倍地增加,传热量也大增;在相同的气流对流速度下,其有效面积是翅片式的近4倍;热管式散热器与制冷元件相接触的热端面温度比翅片式散热器的相应温度低得多。因此采用热管式散热器制作的半导体制冷组件具有降温速度快、制冷系数大、耗电量小的特点。
1.3.2 散热强度对制冷效率的影响
张小松、张奕等研究了冷端和热端传热对冷藏箱性能的影响。通过试验及计算,分析了冷藏箱性能与冷端风扇电压及热端冷却水温度的关系[14](见图1、图2)。冷端传热强化后,制冷温度及热端、冷端温度差降低,制冷性能上升。热端冷却水温度降低,制冷温度降低,半导体的热端、冷端温度差减小,运行性能提高。
代伟通过对半导体制冷电偶对进行传热分析,得到了制冷性能与热端散热强度之间的微分方程,得出了散热强度对制冷性能影响的曲线(见图3、图4)。由此得出[15]:随着散热强度的不断增强,热电制冷性能逐渐提高,然后就趋于缓慢。从经济性考虑,半导体制冷存在最佳热端散热强度,所以在实际应用中应合理优化设计和改进热端散热系统。
2 半导体制冷的应用
从出现半导体制冷技术至今,半导体制冷材料有了一次又一次的突破,半导体制冷效率也有了一次又一次的提高,虽然仍然存在着一些问题,但利用其优点,可以为我们的日常生活、科研军事等带来很大的方便,使得半导体制冷技术在当今世界具有越来越重要的地位。例如:在高科技和军事领域对红外探测器、激光器和光电倍增管等光电器件的制冷,利用半导体制冷器体积小的特点,使用方便;在医疗领域中,半导体温控系统的应用更为广泛,用于蛋白质功能研究、基因扩增的高档PCR仪、电泳仪及半导体制冷探针等,利用半导体制冷速度快、无污染等特点,还可以制成低温的恒温箱,用来保存血浆等;在现代测温技术中,热电恒温器、零点仪的开发使用,使半导体制冷在测温技术上的使用成为可能,并得到了广泛应用;在日常生活方面,半导体制冷在空调、冷热两用箱、饮水机、电脑以及其他电器等设备中都有广泛的应用,为我们的日常生活带来极大的方便。
3 结论与展望
随着半导体制冷器由军用向民用的扩大,加之节能和限制采用氟里昂制冷剂的呼声提高,对半导体制冷器的需求也会越来越大,提高半导体制冷的效率也会被更多的人关注,提高半导体制冷性能的方法也会越来越多,其制冷效率也会越高,这必将为半导体制冷技术的应用提供了广阔的前景。我们今后的研究工作可以从以下几方面来着手:(1)新材料的发明和发现,仍然是影响半导体制冷至关重要的技术因素,热电材料的制取、焊接工艺还要努力提高[16];(2)提高半导体温度控制精度,如何确定一定条件下热电堆的最佳工作参数是影响半导体制冷的又一重要因素,该问题在后续工作中有待于进一步研究;(3)为了提高能源利用率,在对半导体制冷器的产冷量进行利用的同时,如何对其热端所散的热量也加以利用,可以作为今后研究的一个方向。
半导体制冷技术应用 篇2
姓名： 许明喜先生 国籍： 中国
目前所在地： 广州 民族： 汉族
户口所在地： 韶关 身材： 171 cm61 kg
婚姻状况： 未婚 年龄： 25 岁
求职意向
人才类型： 普通求职
应聘职位： 市场销售/营销类：业务员渠道营销专员、房地产开发/策划经理/主管：新楼盘销售、外贸/贸易专员/助理：业务销售 工作年限： 5 职称： 中级
求职类型： 全职 可到职日期： 随时
月薪要求： 2000--3500 希望工作地区： 广州 珠海 东莞
个人工作经历
公司名称： 北京学习豆科技有限公司（广州分公司）起止年月：2007-08 ～ 2009-07
公司性质： 外商独资所属行业：教育事业
担任职务： 总经理助理
工作描述： 协助总经理工作,期间设计和策划产品为主，其次做产品的市场调研和渠道营销，针对客户做面对面沟通和销售。
公司名称： 广州依索数码科技有限公司起止年月：2006-08 ～ 2007-08
公司性质： 私营企业所属行业：教育事业
担任职务： 销售主管
工作描述： 区域性的针对幼儿园早教中心的多媒互动教学产品的上门行销、电话销售服务。策划全国招商加盟代理商方案，做市场的面布局和行销服务。
公司名称： 三菱电机压缩机（广州）有限公司起止年月：2003-07 ～ 2006-07
公司性质： 中外合资所属行业：机械制造与设备
担任职务： 制造二部二课曲轴系组长
工作描述： 抓生产安全和管理，培养员工。
教育背景
毕业院校： 韶关市商业学校
最高学历： 大专 毕业日期： 2003-07-0
1所学专业一： 制冷技术 所学专业二： 工商企业管理
受教育培训经历： 起始年月 终止年月 学校（机构）专业 获得证书 证书编号
2001-09 2003-07 韶关市商业学校 制冷技术 制冷四级等级证
语言能力
外语： 英语一般
国语水平： 优秀 粤语水平： 优秀
工作能力及其他专长
2007年8月——2009年7月，所在北京学习豆科技广州分公司担任公司管理和新产品研发销售。主要工作跟进工厂生产监督，如采购时间，出货日期，国内外返回产品调查和问题处理。开发新产品针对0——6岁儿童全脑开发教材和教具，包括内容，包装，产品设计，市场推广销售话术和调研。代理商的渠道开展和协商谈判。
2006年8月——2007年8月，所在广州依索数码科技有限公司从事幼教产品渠道营销，拓展省外市场，打开了广州十几间幼儿园维持两年的销售服务，开展全国招商引资，为公司创下一个月销售最高额。拥有经销商前谈判和方案对策经验，通过对幼儿园早教中心拜访售后服务得到园长和老师好评。善于沟通和处事大方赢得客户同事领导信任支持。
2003年07月——2006年07月在此期间从事三菱日资公司cnc系统大型数控车床设备维修和生产监督。
详细个人自传
出来工作，后来边工作边读工商企业管理专业。对工作勤奋、敬业、性格开朗善于沟通，有良好的语言表达能力，能承受压力并自我激劢，联系客户并维护客户关系，了解客户需求和市场动态达成销售目标，制定客户拜访计划并严格执行。希望找到可以奉献一生的事业，一个平台，体现一份价值，挑战自我。工薪：基本工资+提成(保险公司勿扰）
个人联系方式
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手机： ｑｑ号码：
半导体制冷技术原理与应用 篇3
与传统制冷技术相比, 半导体制冷技术具有以下优势: (1) 环保, 该技术不使用制冷剂, 不会产生对大气层破坏的物质; (2) 无噪声, 因该技术不需要专门的机械制冷部件, 在运行时自然也就不会发生震动, 产生噪音; (3) 半导体制冷器件能够制作成任何需要的样子, 且其冷、热端也可以通过改变电流的方向进行改变; (4) 虽然单个的半导体制冷片的功率小, 但可以通过并联或串联的方式扩大, 这有助于精密的控制制冷温度; (5) 半导体制冷片的冷热惯性小, 不需要太多时间就可以完成制冷[1]。由此可见, 半导体制冷技术具备很好的环保性和市场性, 已经成为目前主要的制冷技术。
1.半导体制冷技术的原理
半导体技术的原理是基于帕尔帖原理, 该原理是在1834 年由法国科学家J.A.C帕尔帖发现的。帕尔贴原理又称为帕尔贴效益, 是指利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时, 在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量, 而另一个接头处则吸收热量。而这种效益的所引起的现象是可逆的, 即改变电流方向时, 放热和吸热的接头也随之改变, 吸收和放出的热量与电流强度I[A]成正比, 且与两种导体的性质及热端的温度有关, 如此便出公式: Qab=Iπab。其中πab是作为导体A和B之间的相对帕尔帖系数, 单位为[V], 。当πab为正值时, 表示该导体开始吸热;当πab为负数时, 则表示该导体开始放热。由于该原理具有可逆性, 因此当πab=-πab时, 其系数的大小取决于构成闭合回路的材料的性质和接点温度;当πab的数值可以由赛贝克系数αab和接头处的绝对温度T得出, 那么πab=αab T与塞贝克效应相和, 由此推出帕尔帖系也具有加和性, 公式可以演变为:Qac=Qab+Qbc= (πab+πbc) I, 因此绝对帕尔帖系数符合πab=πa- πb条件[2]。
因为金属材料的帕尔帖效应比较的弱, 而半导体材料的帕尔帖效应则强很多, 因此半导体成为该原理制冷的主要材料。但需要注意的是, 由于大多数的半导体材料的无量纲值在1 左右, 远远低于固体理论模型和较为实际数据计算的上限4, 因此关于半导体材料仍需要进一步的研究与探索。
2.半导体制冷技术的应用
半导体制冷技术在医学、工业和日常生活都得到了广泛的应用。更为具体的来说, 半导体制冷技术已经成为现代制冷机械的必要配置, 如冰箱、空调及其他的电子冷却器等。
半导体冰箱几乎是使用该技术最为常见的机器。根据不同客户的需求, 按照要求将不同数量的半导体制冷片并联或串联起来, 放置在合适的位置, 满足不同种类冰箱的不同要求。如上世纪五十年代前苏联研发了一款容量只有10L的小型冰箱, 该冰箱因体积较小, 方便携带。日本研发了一种只用于存放红酒的冰箱, 因此对其温度的就比较严格了。随着社会的不断发展, 人们对生活品质的不断追求, 人们对于冰箱也不再仅仅满足于制冷的要求, 对于冰箱温度要求更为精准, 对于其便携性也会更高。有研究发现, 半导体冰箱相较于传统冰箱的耗电量降低20%, 是非常具有环保意义[3]。
半导体空调最早并没有在日常生活中的空调中得到应用, 而是被大量的应用在飞机机舱、潜水艇等特殊的场所。因为这些场所要求制冷技术需要很好的稳定性, 且能够实现快速制冷, 半导体制冷技术均能满足。最近美国一些公司发现, 将半导体制冷技术应用在活性剂电池中, 能够保证该电力可以连续工作八个小时以上, 成为汽车制冷设备中的重要功能。
此外在农业领域、天文领域、医学领域也开始应用半导体制冷技术。在农业中, 温室大棚的温度对农作物的生长起着决定性的作用, 尤其是一些非常名贵的植物对于环境的要求非常敏感, 要求也非常感。而由于半导体制冷技术的原理具有可逆性, 因此其可制热。将红外探测技术与半导体制冷技术相结合, 就能够准确的控制温室大棚内的温度变化。在天文方面, 美国军方发现周围的温度每升高1℃, 电子设备的失效率就上升2%~3%, 因此必须对电子设备实现在短时间内的降温, 且要保持降温的稳定性, 能在小体积、小功率的环境中正常运行, 而半导体制冷技术则是不二的选择[4]。
3.关于目前半导体制冷技术的难点和问题
3.1 半导体制冷技术的难点
半导体制冷的过程是一个涉及参数较多、工况复杂多变的过程, 任何一个几何参数、结构参数、散热条件对其最终的制冷效果都有着很大的影响, 而这些影响在实验室研究中很难得到满足。其原因是因为实验室研究具有针对性和目的性, 无法对所有的影响因素进行有效的讨论与探究。
半导体制冷技术是基于帕尔贴效应所建立的, 具有可逆性。如此在制冷的过程中半导体的冷、热两端温度差过大就会影响其制冷的效果[5]。所以如何设计半导体的冷、热段的散热也是该技术中的一项难点。
3.2 半导体制冷技术的问题
半导体制冷技术是上世纪五十年代才开始被研究被应用, 虽然目前关于半导体制冷技术的研究已经有了很大的发展, 但还是存在以下问题: (1) 半导体材料的优质系数始终无法得到进一步的提升, 从而限制了该技术的进一步发展; (2) 目前关于冷、热端散热系统的优化设计仍停留在理论阶段, 世界上相关的研究也比较少, 致使半导体制冷技术效果无法得到进一步的提升; (3) 半导体制冷技术对于其他领域或相关领域中的相关技术使用太少, 关于该技术的研究没有在新的研究理念或新的方向得到很好的拓展; (4) 随着市场的要求不断提升和科学技术的发展, 半导体制冷技术需要考虑因素日渐增多。重视半导体制冷技术在不同因素环境下稳定发挥效果, 是今后该技术研究的重要方向[6]。
结论
半导体的材料与相关技术的发展和应用的时间并不长, 但已经获得了很好的进步。半导体制冷技术也被广泛的运用在各个领域中。尽管半导体制冷技术具有环保性、无噪声、稳定性好、可处于小功率的环境中工作、温度控制的精度高等, 但进一步提升其材质的优质系数, 解决半导体冷、热两端的散热问题已经成为限制该项技术发展的重要难点。随着半导体应用的领域不断扩展, 市场对其要求越来越高, 半导体制冷技术仍需要进一步的研究与完善。
参考文献
[1]贾艳婷, 徐昌贵, 闫献国, 田志峰.半导体制冷研究综述[J].制冷, 2012, 01:49-55.
[2]徐昌贵, 贾艳婷, 闫献国, 田志峰.半导体制冷技术及其应用[J].机械工程与自动化, 2012, 03:209-211.
[3]王丹.半导体制冷器件原理及其应用[J].河南科技, 2015, 07:36-39.
[4]Yamanashi M, A new approach to aptimum design in thermoelectric cooling system[J].Appl Phys, 2011, 80:549-502.
[5]陈军, 田芳, 蒙德慈, 贾旭, 高昂, 王明, 李娜, 李莉莎, 倪士峰.新型制冷技术研究进展[J].宁夏农林科技, 2011, 06:67-70.
制冷与低温技术专业简历 篇4
黎xx
两年以上工作经验|男|28岁(1988年8月5日)
居住地：安阳
电 话：182********(手机)
E-mail：lxxxxxxxxxxxx
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行 业：家具/家电/工艺品/玩具/珠宝
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最高学历
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专 业：制冷与低温技术
学 校：安阳工学院
自我评价
本人好学上进，诚信、敬业、责任心强，有强烈的团体精神，对工作认真积极，严谨负责。本人性格内外结合,适应能力强，为人诚实，有良好的人际交往能力，具备相关的专业知识和认真。细心、耐心的工作态度及良好的职业道德。相信团体精神的我对工作认真负责，总希望能把事情做得更好。
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到岗时间：一个月之内
工作性质：全职
希望行业：家具/家电/工艺品/玩具/珠宝
目标地点：安阳
期望月薪：面议/月
目标职能：产品工程师
工作经验
/9 ― /12：XX有限公司[1年3个月]
所属行业：家具/家电/工艺品/玩具/珠宝
生产部 产品工程师
1. 负责项目的空调整机型式测试、实地安装;
2. 空气源热泵热水器的整机安装、测试;
3. 冰箱项目的筹建。按公司要求完成了厂房的生产设备的选型和布置。
/5 ― 2013/7：XX有限公司[1年2个月]
所属行业： 电子技术/半导体/集成电路
售后维修部 售后技术支持工程员
1. 制冷设备拆装，制冷剂的充注与回收;
2. 抽真空与检漏，分体机的安装与排空;
3. 制冷系统电路系统及综合故障分析与检修。
教育经历
/9― 2012/6 安阳工学院 制冷与低温技术 本科
证 书
/12 大学英语四级
语言能力
英 语(良好) 听说(良好)，读写(良好)
半导体制冷技术应用 篇5
传统的制冷技术一般采用压缩式制冷,即用化合物制剂(如氟利昂等)来做冷媒,通过压缩机对冷媒气体的压缩使其液化放热或使冷媒液体气化吸热实现制冷的原理,制造的电气产品如空调和冰箱等,已大量地使用在人们的生产和生活中,并且使用的数量逐年还在增加。但化合物制剂的泄漏,对周围环境会造成大量的污染,更重要的是这些制冷剂对大气臭氧层具有强烈的破坏作用,如氟利昂已经被我国政府限制使用了。近年发展起来的半导体制冷技术,不需任何制冷剂,仅仅利用半导体材料的热电效应就能实现制冷,这是一种性能优越、对环境无害的全新制冷技术。
半导体材料的热电效应主要包括:塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应、焦耳效应和傅里叶效应。本文所研究的冷暖控制器就是利用了半导体材料的珀尔帖效应原理。
2 珀尔帖效应及半导体材料制冷片工作原理
电荷载体在不同的材料中处于不同的能量级,其在导体中运动会形成电流,法国人珀尔帖在1834年试验发现,当电荷从高能级向低能级运动时,就会释放出多余的热量(即表现为制热);反之,当电荷从低能级向高低能级运动时,就需要从外界吸收热量(即表现为制冷)。放热或吸热大小由电流的大小来决定,这一现象称为珀尔帖效应。珀尔帖效应所产生的热量称为珀尔帖热,其大小与回路的电流强度成正比,方向可随着电流方向的改变而发生变更,即冷端与热端可实现互换,从而实现了制冷或制热效果。
珀尔帖热量公式为:
其中,Qπ为放热或吸热功率,与(2)中同为比例系数,称为珀尔帖系数,I为工作电流,a为温差电动势率,Tc为冷接点温度。
通常金属材料的珀尔帖效应较微弱,而半导体材料的珀尔帖效应则强很多,本机使用的是采用半导体材料做成的制冷片。
图1是一个采用半导体材料做制冷片的工作原理图,它由两片陶瓷片组成,其中间有N型和P型的半导体材料(碲化铋),这个半导体元件在电路上通过串联形式连接组成。
半导体材料制冷片的工作原理是:当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时,在这个电路中接通直流电流后,就能产生能量的转移,当电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量,成为冷端;当电流由P型元件流向N型元件的接头释放热量,成为热端。吸热和放热的大小通过电流的大小以及半导体材料N、P极的元件对数来决定。当制冷片内部由上百对电偶联成一热电堆同时工作时,就能达到我们所需要的制冷或制热效果。
3 主机组成
主机主要由以下部分组成,外观如图2所示。
(1)专用电源接头。主机使用电源为12V或24V直流电源,采用可与汽车点烟器相连的接头,可方便的在汽车上使用。
(2)主机。主要由电子控制电路、半导体制冷片、温度传感器、散热器、风机、水泵和保温蓄水槽组成。纯净水(或饱和盐水)在主机中作为传热介质。控制器主机上设有制冷/制热模式选择开关、手动/摇控选择开关及电源指示、工作指示和警报指示灯等。
(3)PU连接软管。用于主机蓄水槽传热介质进、出口与外部热交换器进、出口的连接。
4 主机主要工作流程
主要工作流程如图3所示。
(1)给主机接通电源,电源指示亮绿灯。
(2)通过主机上的选择开关手动选择制冷或制热模式,相应指示亮绿灯。
(3)然后通过控制方式选择开关选择手动或摇控控制,相应指示亮绿灯。选择手动时主机立刻启动。通过摇控器控制时,摇控器上设有启/停键和强、中、弱三档调节键,分别控制主机的启/停和控制电路输出到半导体制冷片上的电流大小,以调节主机功率。
(4)在控制电路未接收到超温信号,蓄水槽中的温度传感器传回温度信号未达到设定值时,半导体片开始工作,进行制冷或制热。水泵开始工作,使蓄水槽中的传热介质在水泵的作用下流入外部热交换器进行热交换。水泵采用间歇方式工作,间歇时间由控制电路自动控制。
(5)当控制电路接收到温度传感器传回传热介质或散热器超温度信号时,半导体制冷片立刻停止工作,并通过主机上的警报灯发出警报信息。
(6)当电源电压小于设定的低电压保护值时控制器主机立刻停止工作,电源指示亮红灯。
5 基本参数
主机的基本功能及参数见表1。
注:半导体制冷片工作时是无噪声、无震动的,本机的噪声主要来源于风机。
6 效率分析
测试时将主机PU管进出口通过连接器短接,蓄水槽传热介质采用纯净水。水泵泵水时间设为25s,间隔时间设为35s循环运行。测温计放于蓄水槽传热介质中。测试结果如下(测试时采用强档进行)。
(1)制冷:环境温度36℃,传热介质达到制冷温度上限(30℃)时间约3分钟;
(2)制热:环境温度10℃,传热介质达到制热温度下限(30℃)时间约2分钟。
从测试结果看,该主机的效率很高,可以在较短的时间内达到所需的温度值。
7 结束语
本文设计的控制器主机与压缩式制冷机相比,具有以下特点:
(1)不需要任何制冷剂,没有污染源,无泄漏、无污染,是环保产品;
(2)没有旋转部件,工作时没有震动、无磨损、噪音小,可连续工作;
(3)作用速度快、工作可靠、使用寿命长;
(4)容易控制,方便调节。
参考文献
[1]徐德胜.半导体制冷与应用技术[M].上海:上海交通大学出版社,1992.
半导体制冷技术应用 篇6
1 资料与方法
1.1 一般资料
选择我院2005年1月—2008年5月住院治疗的急性大面积脑梗死并高热 (39 ℃以上) 病人92例, 均为发病24 h内入院。均符合1995年全国脑血管病会议制定的脑梗死诊断标准, 并经头部CT检查明确诊断, 排除出血倾向。随机分为两组。①亚低温组:46例, 其中男31例, 女15例;年龄65岁～79岁, 平均70岁;②对照组:46例, 其中男28例, 女18例;年龄61岁～78岁, 平均72岁。排除并发严重心、肺、肝、肾疾病和严重糖尿病, 辅助治疗基本相同, 两组临床资料差异无统计学意义 (P>0.05) 。
1.2 病人人选标准
①按照1995年全国第四届脑血管病学术会议制定的脑梗死诊断标准, 并经CT扫描证实为首次发病;②脑CT排除脑出血或出血性脑梗死;③排除糖尿病;④排除轻中度脑梗死。两组病人治疗前的病情程度相同, 神经功能缺损量表 (neurological deficit scale, NDS) 评分、年龄、生命体征等差异无统计学意义 (P>0.05) 。
1.3 方法
亚低温组病人采用哈尔滨工业大学研制的TER-40A型医用半导体制冷仪。根据CT扫描图定位, 将制冷仪半导体探头置于头颅病灶最近的位置固定, 温度设置在10 ℃, 自动调温。对照组病人降温则采用解热药、乙醇擦浴、冰敷或人工冬眠等常规降温方法。有感染者同时选用抗生素治疗, 高颅压者均使用脱水剂降颅压, 同时均给予改善脑循环代谢常规治疗。
1.4 评分及疗效标准
10 d内对两组病人均行24 h体温、呼吸、血压、血氧饱和度监测, 并于10 d后评定生命体征变化, 于1个月后评定死亡率。在病人入院时及1个月后根据神经功能缺损评分量表变化评估预后。疗效评定标准:参照1995年全国第四届脑血管病学术会议通过的“脑卒中病人临床神经功能缺损程度评分标准” 。
1.5 统计学方法
应用SPSS 12.0统计分析软件对数据进行方差分析, P<0.05为有统计学意义。
2 结果
2.1 两组治疗前后监测指标的比较
两组病人治疗后各项检测指标均较治疗前有明显好转, 治疗10 d后, 亚低温组病人的体温和心率分别为37.40 ℃±1.56 ℃和76.20/min±7.96/min, 对照组分别为38.50 ℃±1.39 ℃和84.80/min±8.97/min, 两组间差异有统计学意义 (P<0.05) ;呼吸频率、血压、血氧饱和度等指标两组间差异无统计学意义 (P>0.05) 。治疗1个月后, 亚低温组46例病人存活43例 (93.5%) , 死亡3例 (6.5%) ;对照组46例病人存活37例 (80.4%) , 死亡9例 (19.6%) , 亚低温组死亡率低于对照组 (P<0.05) 。
2.2 两组病人神经功能缺损评分变化的比较
两组治疗前后神经功能缺损评分差异均明显 (P<0.01) , 与对照组相比, 亚低温组神经功能缺损评分显著下降 (P<0.05) 。见表1。
3 讨论
亚低温 (32 ℃～34 ℃) 技术临床治疗脑外伤和保护缺血脑细胞的实验室研究, 国内外已见大量报道, 在创伤性脑损伤的实践中已显现出优势[l]。20世纪90年代初, 人们在实验中发现对缺血性脑损伤亦有肯定意义, 不但减轻梗死后的病理损害程度, 而且能促进神经功能恢复, 并不产生严重的并发症[2]。临床报道尽管很少, 但初步实践已证明亚低温有很大的潜在优势[3]。Mori等发现脑卒中病人给予不同的体温, 体温低于36 ℃的一组病人梗死面积、病死率明显低于正常体温组和高温组, 其神经功能恢复也优于其他两组。Schwab等也观察到急性卒中病人体温小于37.9 ℃的预后优于体温大于37.9 ℃的病人。
亚低温保护脑组织的机制是抑制兴奋性氨基酸、自由基、一氧化氮等有害物质的释放;减轻炎症反应;保护血脑屏障, 减轻脑水肿;降低脑代谢, 降低细胞代谢率, 减少耗氧量, 减少兴奋性氨基酸的释放, 减轻细胞内钙超载和减少氧自由基以及一氧化氮产生等[4]。同时有研究发现, 亚低温能显著降低脑卒中时颅内压升高, 稳定血管的舒缩功能, 使缺血区血流增加。46例大面积脑梗死病人进行亚低温治疗, 存活43例, 死亡3例, 病死率6.5%;NDS评分积分值明显低于对照组, 疗效评定明显优于对照组。
由于脑梗死后脑水肿高峰期为发病后2 d～5 d, 亚低温治疗一般持续72 h以上, 以减轻脑水肿高峰期的脑损伤。低温时间过长可抑制免疫功能, 极易出现感染并发症, 所以低温时间一般不超过1周。本组46例病人均在发病24 h内接受治疗, 持续时间3 d～5 d, 治疗效果理想。本研究结果表明, 头颅局部亚低温疗法是急性大面积脑梗死治疗的有效方法之一, 且安全、方便。
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半导体制冷冰箱电源的设计 篇7
半导体制冷器件采用帕尔帖效应的制冷方法，将半导体器件作为新型绿色食品冰箱的制冷源，该冰箱具有无污染、制冷速度快、噪音低、体积小等优点。本文从半导体冰箱的电源设计方面入手，针对市场上已有的半导体冰箱，提出了一种半导体冰箱的电源设计方案。
因为半导体制冷器采用直流12V电源驱动，需要加入AC—DC变换器，考虑到所需电流比较大，所以采用高频开关电源将85VAC—265VAC市电变为12V的直流电源，以供半导体制冷器工作。半导体制冷电冰箱需要稳定的直流电源装置，无论是市电涨落，还是负载变化，输出的直流电压都需要是稳定的。该电源采用正激式变换器电路，具有输出纹波电压小的特性，依靠自馈电线圈泄放变压器中的磁场能量，实现磁通复位，可减少发热，提高效率。
一、开关电源的基本电路
其电路原理框图(图1)如下：
1. 交流输入，是经过由一次整流平滑部分(二极管整流桥与平滑电容器)转换为直流电力后供应至DC—DC变换器部分。
2. DC—DC变换器电路，是经由可使直流转换为高频交流的逆变器与再使高频交流二次整流平滑电路，即向负载中供应直流电。
3. 控制电路部分，是执行由“比较电路”、“放大电路”以及
“控制ON—OFF时间比的电路(可使相应信号控制脉宽的电路)”等所构成的逆变器部分的控制。
二、主要电路设计
电路设计原理图(图2)如下：
1. 自激振荡电路设计
电源工作时，220V的市电经D1—D4整流、C1滤波后，在电容C1的两端得到300V左右的直流电压。该电压一路经电阻R2、R3向开关管Q3注入一定的启动电流。另一路经开关变压器T1的初级线圈NP加到Q3的漏极，使Q3开始导通。与此同时，T1的反馈绕组NF感应电压的极性为上负下正，经R4、C2耦合到Q3栅极，加速了Q3的导通，并跃入饱和区。当Q3漏极电流的变化率趋于零时，反馈绕组上的感应电压随之消失，这样C2由刚才的充电转为放电，使得Q3的栅极电位逐渐下降，电流减小。随着Q3漏极电流的减小，在反馈绕组上感应出一个上正下负的电压，后经过R4、C2耦合到Q3的栅极，加速了Q3栅极电位的下降，使Q3很快进入截止状态。此时，漏极电流减小为零，C1上的300V直流电压又重新开始给Q3供电，这样周而复始，Q3便开始了自激振荡。
电路中的D5用来消除Q3在截止的瞬间产生的尖峰脉冲，以确保Q3不被击穿和磁通复位。由于尖峰脉冲的能量大小与负载的轻重有关，当负荷严重过载或短路时，往往会波及D5，过大的脉冲能量会把它击穿。
2. 电源稳压电路设计
电源的稳压环节由U1、U2、U3及外围元件构成。反馈绕组NF感应出的交流电压经D7整流，C3滤波之后作为光耦器U2的工作电源，开关电源的输出电压DC12V，既是光耦器的工作电压，又是稳压环节的取样电压。当+12V输出电压升高时，经R8、R9分压后得到取样电压，与U3 (TL431)中的2.5V带隙基准电压进行比较，使K点电位降低，U2中的LED的工作电流IF增大，光耦光敏控制端电流IC增大，此电流注入脉宽调制管Q12的射极电流又去控制Q13的基极，最终使Q3的输出占空比减少，使输出电压维持不变，达到稳压的目的，反之亦然。
调整R8的电阻值，可调节光耦U2内发光管电流的大小，继而调节Q12、Q13的导通量，并控制Q3的导通时间，最终实现对输出电压大小的整定。
Q3导通时，开关变压器传输能量，Q3截止时，T1通过回授绕组释放能量，磁滞回线返回起始位置。次级绕组感应出的低压高频脉冲经过二极管D8整流，C5滤波，得到一个12V左右稳定的直流电压，假负载电阻R10，一方面可以改善电源轻载时的电压调整率，另一方面电源关闭后可以泄放掉C5上的电荷。
参考文献
[1][日]原田耕介.开关电源手册.北京:机械工业出版社, 2004.
基于半导体制冷制热的护腕鼠标垫 篇8
随着计算机在生活中的普及, 人们因为工作, 学习, 娱乐等等原因每天花费在电脑上的时间越来越多。而在长时间的使用电脑打字及移动鼠标的同时, 手腕关节极易因长时间做重复运动而产生一系列毛病, 如“鼠标手”等。又由于许多地方冬夏季温差特别大, 人们使用鼠标时常常感觉冬冷夏热, 虽然现在市场上有卖保暖的鼠标垫, 但通常只能保暖, 夏天不能用, 使得人们不得不准备两个鼠标垫, 不够经济实惠, 也很不方便。
“鼠标手”的出现显然是鼠标的外形与鼠标垫之间的配合不够合适, 鼠标总是趴在桌面, 左右按键与桌面平行, 长期使用容易使手腕感到各种不适, 严重的话会使手部的神经和血管受损。不单单是腕部, 由于使用时肩部有一定外展角度, 前臂旋转扭曲, 长时间的操作也会导致肩颈和手臂的疲劳不适。
而如果不能改变鼠标的基本外型, 就只能改变鼠标垫的外型以达到使用鼠标时手腕和肩部都处于一个比较舒适且对身体有利的姿势。采用冷热可调的鼠标垫也会更加的方便。
1 鼠标垫的整体设计
如图1, 在鼠标垫的上部是人机工程护腕, 鼠标垫的下部第一层中部是半导体制冷片, 制冷片的两端设计有放置电池的区域, 左边的电池放置区域电池与半导体制冷片正接, 用于制热;右边的电池放置区域电池与半导体制冷片反接, 用于制冷。第二层设计为散热片放置区域, 第三层设计为散热风机放置区域。二、三层的设计用于辅助半导体制冷片发挥作用。
2 半导体的制冷制热原理
2.1 帕尔帖效应
该效应是在1834年由J.A.C帕尔帖首先发现的。在2种不同导体连成的回路中, 当电流流经2种不同导体形成的接点时, 接点处会产生吸热和放热现象。吸热或放热会依电流方向不同而改变, 吸热和放热量的大小与电流大小成正比。此效应称帕尔帖效应 (Peltier effect) , 图2为帕尔帖效应原理图[1], X和Y是2种不同金属导线所组成的封闭线路。当回路通有直流电流时, 在两金属接触点处会出现冷、热端现象。
2.2 半导体制冷制热
把一个N型半导体和一个P型半导体的粒子连接成一个电偶对, 通以直流电源。如图3所示, 电流从N极流向P极, N型元件的载流子是电子, P型元件的载流子是空穴。当电流从N型元件流入, 从P型元件流出时, N型元件中的电子在电场作用下向下移动, 在下端与电源的正电荷聚合, 聚合时放热, 同样P型元件中的空穴在电场作用下向下移动, 在下端与电源的负电荷聚合, 下端聚合时放出热量;同时, 电子与空穴在上端分离, 上端分离时吸收热量。当改变电流的方向时, 吸热端会变为放热端, 放热端会变为吸热端。
3 人性化的护腕设计
3.1 人机工程学设计
人机工程学是研究人与系统中其他因素之间的相互作用, 以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的学科[2]。人机工程学讲究一切以人为中心的设计理念, 基于对人的因素良好知识的设计。通过考虑人的形体尺寸的不同而获得良好的身体适应性产品, 要求产品不仅要满足功能, 还要符合美观、使用方便、操作灵活、舒适和安全。
3.2 护腕的设计
人类的手是一个非常神奇的器官, 它能做各种各样的动作, 帮助完成许多事情, 最简单的就是吃饭了。可以说一个人要是失去双手, 会非常的不方便, 所以, 保护双手是非常重要的。在使用鼠标的时候, 有一个护腕的鼠标垫也是很重要的。一个真正护腕的鼠标垫要考虑到手的各个方面因素, 如通过人体的手部尺寸、手腕在平行桌面的受力情况以及肘与腕关节的活动范围等来确定鼠标垫的大小和护腕的大小与形状, 这样设计出来的护腕鼠标垫才算的上真正意义上符合人机工程学人性化的设计。下表分别是我国人体手部尺寸、肘腕关节的活动范围[3]。
由上表可知, 我国成年人男性“小”身材的人群有5﹪的人手长小于170 mm, 手宽76 mm;“中等”身材的人群有50﹪的人手长小于183mm, 手宽82 mm;“大”身材的人群有95﹪的人手长小于196 mm, 手宽89 mm。而女性手长与男性一样, 手宽则分别为70 mm、76 mm、82 mm。所以, 通过分析成年人体手部尺寸与肘腕关节的活动范围选择最适合的鼠标垫的宽度以及护腕的长度。
研究表明手在握持中, 手腕应尽可能保持伸直状态, 也即让手保持在它弯曲范围的中间位置, 以便确保施加在手上的任何力在传递到臂的时候不会产生绕手腕转动的较大力矩。经试验证明, 当人的手腕呈“仰起”状态时, 则“仰起”的夹角在15°~30°之间是最舒服状态, 超过这个范围, 则前臂肌肉处于拉紧状态, 而且也会导致血液的流动不畅。受其影响, 上臂的三头肌及三角肌也都会同时受到力牵拉的作用, 人的肩关节也会一直处于强直状态, 神经网络受阻[4]。
图5为所设计的冷热可调护腕鼠标垫的护腕部位的设计图。如图所示, 鼠标垫的突起部位中前部与手接触的位置设计为贴合手的弧状线条, 让手充分感受护腕的托起, 同时, 突起部位的高度为平行仰起15°~30°, 以此减缓疲劳。
4 人性化的温度设计[5]
4.1 人的冷热感觉
在人的皮肤上存在着许多温点和冷点, 当热刺激或冷刺激相应地作用于它们, 就会产生温觉和冷觉。如将手放在35℃的水里, 最初产生温觉, 浸入几分钟后就逐渐感受不到它;又如将手放在50℃以上或10℃以下的水里, 就会出现持续的温觉或冷觉, 这就是温度觉的适应。一般来说, 环境温度与正常的皮肤温度相差越大, 适应所需的时间越长。当较高的温度 (如45℃) 作用于皮肤时, 即可产生烫觉;当室温在20℃~25℃时, 烫觉阈限范围约为40℃~46℃。
4.2 最佳温度条件
关于最佳温度条件, 许多人都做过实验, 研究表明:在舒适的温度范围, 其有效温度约为23℃~27℃;而21℃~23℃是稍凉的舒适界限;27℃~29℃是稍热的舒适界限。比较而言, 在13℃以下的人会感到“不舒服的寒冷”, 36℃以上的人会感到“不舒服的炎热”, 而41℃以上则“难以忍受”。
4.3 材料的温度觉
万得尔海得曾测得:当皮肤接触物体时, 有时会产生不愉快的感觉, 这是由于接触的瞬间皮肤温度迅速下降所致。下降的程度因材料而异。实验表明, 皮肤的触感并不是单纯由材料表面的温度条件来决定, 材料表面的凹凸也有影响。比如, 粗糙的草垫子, 比起光滑的材料, 触感要好一些。
所以, 在设计鼠标垫的可调节温度时, 要根据人的冷热感觉、最佳温度条件以及材料的温度觉来确定最优温度范围。
5 总结
(1) 半导体制冷制热护腕鼠标垫集各种功能于一体, 冬季使用温暖, 夏季使用凉爽, 同时兼具护腕的功能, 方便用户的使用。
(2) 护腕方面, 通过人体工程学的分析, 护腕区的高度应相对于手部仰起15°~30°。此时, 鼠标垫完美适合每一个手腕, 缓解肩部酸痛。
(3) 温度方面, 人体对温度的感知又受到环境温度, 材料温度等的影响, 因此要比所得温度稍高或稍低1℃~2℃, 才是使人体感觉最舒适的温度。
摘要：设计了基于半导体制冷制热控温系统原理和人机工程学原理, 加以全新思考方向的多功能人性化冷热可调节护腕鼠标垫。以半导体制冷制热为核心, 用微型电风扇散热, 使其在寒冷的冬天, 可以让鼠标垫保持一定的温度, 不再让手感到冰冷;在炎热的夏天, 又能够使鼠标垫降到适宜的温度。人性化冷热可调节护腕鼠标垫符合人机工程学原理, 集多功能于一身, 更能迎合现代人的需求。
关键词：半导体,控温系统,人机工程学,多功能
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半导体制冷技术应用 篇9
每年由于人为, 以及自然原因所引起的海难事故时有发生。据统计, 2011年全球海难事故约26起。当发生海难事故时, 救生艇是船员逃生的工具。在救生艇内, 除了少量的食物外, 还配备有淡水, 但淡水量非常少。按《国际救生设备规则》中所规定的救生艇携带淡水量仅供艇上人员6d的基本生活用水。一旦6d内救生艇内人员得不到及时救援, 这些人员将可能因为缺水而导致生还的可能性大大降低。如果在救生艇内安装造水装置就能够提供足够的淡水, 以延长待救人员等待救援的时间, 增加他们存活的机会。
目前, 国内外造水机的原理主要有蒸汽制淡装置、真空制淡装置、反渗透制淡装置等。但这些装置由于体积大、对设备性能要求高, 以及设备维护保养复杂等原因不适合在救生艇上使用。而半导体制冷由于体积小和维护保养少的原因适合于救生艇造水。但现有的半导体造水装置只是通过冷凝空气中的水分, 产水量低, 不能很好的应用于救生艇。其中叶继涛等[1]提出了1种太阳能半导体制冷结露法空气取水方法, 该方法相对于其他半导体制淡方法可以大幅度提高产水率。
笔者在叶继涛等设计的造水装置基础上进行改进, 设计了1种通过加湿除湿的方法来进一步提高半导体制冷造水机产水率的装置。
1 救生艇造水机的工作过程
救生艇造水机由进排水阀、海水加热室、水泵、空气入口、加湿罐、海水喷头、挡水板、填料函、风机、回热器、半导体、冷凝室、凝水室、积水室和压水器组成。造水机的系统结构原理见图1。
该系统工作过程分3步进行:加湿、预冷、冷凝。首先, 海水通过进排水阀进入海水加热室, 通过半导体热端对其加热, 加热后海水通过水泵和海水喷头进入加湿罐对风机吸入的空气进行加湿。然后, 将加湿的空气通过回热器进行预冷, 从而达到回收冷量的目的, 间接提高产水率。最后, 预冷后空气流入制冷室, 通过半导体冷端对制冷室进行降温, 从而将空气的温度降到露点以下达到凝水目的。凝结的淡水在积水室汇集。当需要使用淡水时, 可通过压水器将水压出。
当系统运行一段时候后, 通过进排水阀将浓度提高的海水排出海水加热室, 同时进入浓度较低的海水。其中进排水阀靠救生艇重力往海水加热室压水。
2 救生艇造水机的产水率计算
产水率的计算模型包含空气质量流量计算模型、含湿量与温度的计算模型和加湿罐空气温度与含湿量计算模型3个部分。空气质量流量计算模型根据太阳能电池板产能情况计算能够处理的空气质量流量, 加湿罐空气温度与含湿量计算模型根据给定的空气质量流量确定经过加湿罐处理后的空气的温度和含湿量, 含湿量与温度计算模型计算经过加湿罐处理后的空气的温度和含湿量。该产水率模型相对于传统的产水率模型增加了加湿罐空气温度与含湿量计算模型。其中, 半导体制冷结露法空气造水装置单位面积太阳能电池薄膜单位能量产水率的表达式为[1]
式中:ηq为单位面积太阳能电池薄膜单位能量的产水率;qm为单位时间内空气的质量流量;w1为加湿罐加湿后空气含湿量;w3为凝水室出口处空气含湿量;S为太阳能电池薄膜的面积;E为单位面积上太阳能辐射功率。
2.1 空气质量流量计算
半导体所消耗的功率P3一部分用于对制冷室空气进行制冷, 另一部分通过隔热层损失。因此, 半导体的能量平衡方程为
式中:ε为半导体的制冷系数;P3为半导体的功率;ΔH为空气在取水器进出口的焓差;Q为通过隔热层冷量损失。
半导体制冷系数的计算公式[2]
式中:Z为半导体的优质系数;TH为半导体的热端温度;T0为半导体冷端温度。目前, 半导体的热端与冷端最大温差可以达到60℃, 在该设计中取热端与冷端温差为30℃。同时为了保证热端可靠散热, 设计中通过海水加热室中的海水对半导体热端进行散热。
假设不考虑系统能量传递过程中的能量损失。根据能量守恒, 系统能量平衡方程为
式中:P1为太阳能电池薄膜的功率;P2为风机的功率;P4为水泵的功率。
2.2 含湿量与温度的计算
当空气温度在0~200℃时, 饱和水蒸气分压力与温度关系式的数学关系如下[4]。
式中:p1为饱和蒸汽分压力;c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7为常数。
空气中水蒸气的分压力p2为
式中:Φ为空气是相对湿度, 空气中的水蒸气的分压力为饱和蒸汽分压力与空气相对温度的乘积。
空气的含湿量w的计算公式[4]:
式中:B为取水时的大气压力。
2.3 加湿罐空气温度与含湿量计算
将系统中加湿罐的模型简化为如下模型 (见图2) , 其中假设[6]:1系统处于稳态运行;2质量流量为常数;3在同一个热交换面上海水温度等于湿空气温度;4加湿罐绝热;5热传递系数和质量传递系数为常数。
式中wai, Tai, qma分别为dz填料函进口空气的含湿量、温度、干空气质量流量;wao, Tao分别为dz填料函出口空气的湿度和温度。其中:Twi, qmwi分别为dz填料函进口海水的温度和质量流量;Two, qmwo分别为dz填料函出口海水的温度和质量流量。
2.3.1 湿空气的质量平衡模型
在填料函中, 空气从加湿罐中穿过时与海水进行热量与质量的传递。从而导致海水蒸发, 增加空气的含湿量。质量守恒模型方程如下。
式中:Ma为干空气的摩尔质量;ky为填料函的传质系数;a为单位填料函的传热面积;wsat为饱和湿空气的含湿量。该方程的边界条件是:w (0) 为环境的空气含湿量w0。
2.3.2 湿空气的能量平衡模型
由于加热后的海水温度较环境温度高, 故在填料函中, 空气与海水进行热传递。能量守恒方程如下。
式中:hy为填料函热传递系数;Tw为海水温度;cpa干空气的定压比热容;cpv水蒸气的定压比热容。该方程的边界条件是:T (0) 为环境的空气温度T0。
3 数值分析
应用以上救生艇空气造水模型对某救生艇的造水装置进行了设计和产水率的计算。在计算过程中, 所选用的救生艇为无锡海鸿制艇有限公司生产的HH50C/HH50T救生艇。救生艇及模型中所用参数见表1。
根据已经建立的数学模型, 用Matlab软件对造水装置的产水率进行计算。计算结果见图3。根据计算结果当回热器出口温度为288K, 凝水室温度为283K, 夏季的产水率为0.112g/kJ, 冬季的产水率为0.06g/kJ。故夏季1d可以得到17.28kg淡水, 冬季可以得到8.64kg淡水, 对于1个能承载21个人的救生艇来说, 基本可以满足乘员的用水。相同条件下如果不采用该改进方案, 夏天制冷获得10.8kg淡水, 冬天获得淡水的量不足1kg。
4 结束语
通过在半导体制冷结露空气造水装置上应用半导体热端加热海水来增加空气湿度从而提高造水装置的产水率。在相同的实验条件下, 该方法相对于传统方法在夏季可以提高产水率67.4%, 冬季可以提高产水率600%。该装置可用于救生艇, 提高救生艇的供水量, 延长艇内乘员等待救援的时间。但是由于该设计只是理论上的分析, 真实的产水率还需进一步实验论证。同时由于采用海水加湿空气, 可能会导致产生的淡水中含有少量盐分。但是, 被誉为“海军的榜样”的法国博士阿兰·邦巴尔证实, 饮用含有少量盐分的淡水也是1种应急的办法。
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