半導體冷箱溫度場模擬及性能優(yōu)化.pdf

1、半導體制冷器無需壓縮機、制冷劑，無噪音，制冷迅速，結(jié)構(gòu)簡單，制冷溫差可在20℃～150℃范圍內(nèi)調(diào)整，解決了許多特殊場合的制冷難題。目前，我國半導體制冷芯片產(chǎn)量大、質(zhì)量好，冰箱生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)達到了國際先進水平，隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，車載半導體冰箱市場潛力無窮。
　　 溫度場與流場的優(yōu)化是半導體冷箱設(shè)計研究中的重要問題，但優(yōu)化研究既不能靠較簡單的代數(shù)方程進行，也不能完全依賴于實驗，因為通過實驗測量需要布置很多傳感器，這樣會破壞流場。

2、因此，本論文采用數(shù)值模擬的方法研究冷端的最佳位置以優(yōu)化半導體冷箱的溫度場、流場分布。
　　 以一臺現(xiàn)有的半導體冷箱為研究對象，建立了三維穩(wěn)態(tài)計算模型，通過實驗驗證了數(shù)值計算模型的準確性。并且在非穩(wěn)態(tài)、強迫風冷換熱條件下，模擬計算了冷端分別位于冷箱頂部中心、后側(cè)壁中心位置時的溫度場，進一步明確冷端的最佳布置位置。
　　 研究結(jié)果表明，無論冷端采用強迫對流換熱方式還是自然對流換熱方式，冷端的最佳位置位于冷箱內(nèi)頂部中心。比較分

3、析冷端分別采用上述兩種換熱方式時冷箱工作空間的最佳溫度場，認為應該在冷端裝設(shè)風扇，以獲得更好的制冷性能。
　　 此外，為了優(yōu)化半導體制冷系統(tǒng)的工作狀況，在一般工況的基礎(chǔ)上分析了半導體制冷器的最佳效率工況、最大產(chǎn)冷量工況、等功率工況和IU工況，結(jié)果表明IU工況時系統(tǒng)的性能最優(yōu)。
　　 最后，分析了半導體制冷器各參數(shù)對系統(tǒng)制冷性能的影響，發(fā)現(xiàn)優(yōu)值系數(shù)Z越大、冷端溫度Tc越大，系統(tǒng)的制冷性能越好；熱端與冷端的溫度比值t越小，系