摘 要
本次设计是对在夏季等气温较高时，汽车油箱中的汽油、柴油容易蒸发，产生的油蒸汽进入大气中，造成严重的环境污染和能源浪费。汽车太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器是利用太阳能给蓄电池充电，由蓄电池驱动装有半导体制冷芯片的油箱油蒸汽冷凝器，用于汽车油箱上汽油、柴油的油蒸汽冷凝，将油蒸汽冷凝成液态，流回油箱。半导体制冷技术的原理是利用半导体材料的温差效应，当直流电通过由两种不同的半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，如果在热端安装散热装置，吸收端就能通过热量输运制成简单方便的制冷器，当改变直流电极性时，又能达到制热的效果，利用上述原理设计的温差电制冷技器可以作为冷、热源制成具有冷藏、热藏、降温、恒温、升温等功能的冷热藏器。
关键词：太阳能；油箱；蓄电池；半导体冷凝器；温度控制电路
ABSTRACT
Effect of semiconductor materials, when the direct current through two different semiconductor materials into the galvanic series, the two ends of the galvanic difference can absorb heat and release heat, if installed in the hot end cooling devices, absorption-side heat transport can be made through the cooler is simple and convenient, when the change in DC polarity, they can achieve the effect of heating, the use of the above-mentioned principle of the design of thermoelectric cooling technology can be as cold, heat made with cold, heat reservoir, cooling, constant temperature, hot and cold temperature, such as possession of device function.
Key words：Solar Energy; Tank; Batteries;Semiconductor Condenser; Temperature Control Circuit
目 录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 设计的目的和意义 1
1.2 太阳能半导体制冷技术国内外概况 2
1.3 设计的主要内容 4
第2章 太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器工作原理及方案选择 4
2.1 太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 5
2.2 太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的方案选择 6
2.3 太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的安装位置 9
2.4 本章小结 9
第3章 太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器设计 10
3.1 太阳能半导体冷凝器的总体结构设计 10
3.2 太阳能半导体冷凝器的主要零件设计 11
3.3 箱体上固定螺栓的校核 11
3.3.1 箱体底部固定螺栓的校核 11
3.3.2 散热片固定螺栓的校核 11
3.4 本章小结 11
第4章 太阳能半导体温度控制电路的设计 11
4.1 太阳能电路图及电路工作原理 11
4.2 太阳能电路元器件选择 11
4.3 太阳能温度控制电路的计算 11
4.4 本章小结 11
结论 11
参考文献 11
致谢 11
附录 11
第1章 绪 论
1.1 设计的目的和意义
在夏季等气温较高时，汽车油箱中的汽油、柴油容易蒸发，产生的油蒸汽进入大气中，造成严重的环境污染和能源浪费。汽车太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器是利用太阳能给蓄电池充电，由蓄电池驱动装有半导体制冷芯片的油箱油蒸汽冷凝器，用于汽车油箱上汽油、柴油的油蒸汽冷凝，将油蒸汽冷凝成液态，流回油箱。
汽车太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器安装在油箱体上，将油蒸汽冷凝成液态流回油箱后，不仅可以减少油蒸汽进入大气，减少对大气造成的污染，还可以节省燃油。另外，汽车太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器易形成产品，有经济价值潜力和广泛的实用性。
太阳能是新能源与可再生能源的重要组成部分，是绿色无污染的，具有取之不尽，用之不竭的特点。能源作为国民经济的基础，与社会经济的发展和人民的生活质量息息相关。在各种可再生能源中，太阳能具有其它常规能源无法相比的优越性。太阳能储量巨大，太阳能在地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用，太阳能利用具有清洁性的特点，其开发利用时几乎不产生任何污染[1]。
太阳能的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还有明显的经济价值。太阳能至少具有两方面的优势：一是输入的能量代价为零，二是排放的污染为零，这也是今天特别关注的原因。目前，对新能源、可再生能源动力装置的主要评价指标大多仍沿用常规化石燃料能源装置的指标，如效率、功率、单位功率成本、环保指标等。但这些指标对新能源动力装置（包括太阳能）大不一样，应予以不同评价。对于太阳能制冷装置，首先要优化的应该是降低单位实用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率。
太阳能的开发利用主要有光热利用、光伏利用、光化学利用等三种形式。光热利用是将太阳能转换为热能存储起来，其中太阳能热水器是光热利用最成功的领域，还有太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统、太阳能土壤消毒杀菌技术等，这些技术尤其在我国北方和西部应用较广，成效显著。以太阳能电池技术为核心的太阳能光伏利用成为太阳能开发利用中最重要的应用领域[2]。
太阳辐射能作为一种能源，与煤炭、石油和核能等比较，有着独具的特点。它的优点可概括如下四点：普遍、无害、 长久、 巨大。按照目前太阳质量消耗速率计，太阳内部的热核反应足以维持600亿年，相对于人类发展历史的有限年代而言，完全可以说是取之不竭，用之不尽的能源。我国属太阳能资源丰富的国家之一，辐射总量在3.3×103～8.4×106kJ/m2·年之间，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000h。太阳能将成为几十年后我国乃至全世界主要的能源之一。现在利用太阳能进行制冷的方法有许多成熟技术。但无论是太阳能吸收式，或蒸汽喷射式等等，都需要用到氟、溴化锂和氨等制冷剂。相比之下，半导体制冷的优势就比较明显，现在利用半导体制冷的产品也有一些，例如海尔车用冰箱等，受到了有车族的喜爱。
1.2 太阳能半导体制冷技术国内外概况
太阳能是新能源与可再生能源的重要组成部分，是绿色无污染的，具有取之不尽，用之不竭的特点。能源作为国民经济的基础，与社会经济的发展和人民的生活质量息息相关。在各种可再生能源中，太阳能具有其它常规能源无法相比的优越性。太阳能储量巨大，太阳能在地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用，太阳能利用具有清洁性的特点，其开发利用时几乎不产生任何污染[3]。
太阳能的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还有明显的经济价值。太阳能至少具有两方面的优势：一是输入的能量代价为零，二是排放的污染为零，这也是今天特别关注的原因。目前，对新能源、可再生能源动力装置的主要评价指标大多仍沿用常规化石燃料能源装置的指标，如效率、功率、单位功率成本、环保指标等。但这些指标对新能源动力装置（包括太阳能）大不一样，应予以不同评价。对于太阳能制冷装置，首先要优化的应该是降低单位实用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率。
太阳能制冷技术发展比较快的方面是太阳能供冷供暖综合系统，利用溴化锂吸收式制冷技术和成熟的真空管集热器产品结合，比较成功地供冷供暖，建立了不少示范工程项目。太阳能固体吸附式制冷技术的研究近一二十年来以有新的突破，创造出较理想的实用产品——太阳能间隙式吸附冰箱，白天太阳能加热的热水供晚间使用，夜间制冰供白天使用。太阳能连续回热式吸附制冰机和空调机很快可以投入实际应用阶段[4]。
溴化锂吸收式制冷机目前在国内外都有较大的发展，特别是在我国发展和应用的前景非常广阔。溴化锂吸收式制冷机的工作过程包括两个部分：一部分是在发生器中产生的冷剂蒸汽在冷凝器中凝结成冷剂水，经节流后进入蒸发器，在低压下吸热蒸发，产生冷效应；另一部分是从发生器出来的浓度较高的溴化锂溶液，经节流和冷却，在吸收器中吸收产生冷效应后的冷剂蒸汽，使制冷过程不断继续。溴化锂溶液吸收冷剂蒸汽后，浓度降低，由溶液泵输送，重新进入发生器。
太阳能吸附式制冷系统是利用物质的物态变化来达到制冷的目的。其制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、蒸发储液器、风机盘管、冷媒水泵等部分组成，
白天太阳辐射充足时，太阳能吸附集热器吸收太阳辐射能后，吸附床温度升高，使冷却剂从吸附剂中解吸，太阳能吸附集热器内压力升高。解吸出来的制冷剂进入冷凝器，经冷却介质（水或空气）冷却后凝结为液态，进入蒸发储液器。这样，太阳能就转化为代表制冷能力的吸附势能储备起来，实现化学吸收潜能的储存。
太阳能的开发利用主要有光热利用、光伏利用、光化学利用等三种形式。光热利用是将太阳能转换为热能存储起来，其中太阳能热水器是光热利用最成功的领域，还有太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统、太阳能土壤消毒杀菌技术等，这些技术尤其在我国北方和西部应用较广，成效显著。以太阳能电池技术为核心的太阳能光伏利用成为太阳能开发利用中最重要的应用领域[5]。
太阳能是新能源与可再生能源的重要组成部分，是绿色无污染的，具有取之不尽，用之不竭的特点。能源作为国民经济的基础，与社会经济的发展和人民的生活质量息息相关。在各种可再生能源中，太阳能具有其它常规能源无法相比的优越性。太阳能储量巨大，太阳能在地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用，太阳能利用具有清洁性的特点，其开发利用时几乎不产生任何污染。
太阳能的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还有明显的经济价值。太阳能至少具有两方面的优势：一是输入的能量代价为零，二是排放的污染为零，这也是今天特别关注的原因。目前，对新能源、可再生能源动力装置的主要评价指标大多仍沿用常规化石燃料能源装置的指标，如效率、功率、单位功率成本、环保指标等。但这些指标对新能源动力装置（包括太阳能）大不一样，应予以不同评价。对于太阳能制冷装置，首先要优化的应该是降低单位实用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率[6]。
在致力于保护环境的今天，研制开发一种性能优越，对环境无害的制冷技术已经成为全球制冷技术科学研究领域的一个重要课题。所以半导体制冷技术具有广阔的发展前景。导体的热电效应主要包括：塞贝克效应、帕尔贴效应、汤姆逊效应、焦耳效应和傅立叶效应。而半导体制冷技术是利用了帕尔贴效应。
帕尔贴效应其机理主要是电荷载体在不同的材料中处于不同的能量级，在外电场的作用下，电荷载体从高能级的材料向低能级的材料运动时，便会释放出多余的能量。反之，电荷载体从低能级的材料向高能级的材料运动时，需从外界吸收能量。能量在不同材料的交接面以热的形式放出或吸收。金属材料的帕尔贴效应较微弱，而半导体材料的帕尔贴效应则强的多，所以在实际工程中采用半导体制冷。
半导体制冷技术的特点：
（1）无运动部件，因而工作时无噪声，无磨损、寿命长，可靠性高；
（2）不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无污染；
（3）半导体制冷器参数不受空间方向的影响，即不受重力场影响，在航天航空领中有广泛的应用；
（4）作用速度快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流大小来调节制冷能力。也可通过切换电流的方向来改变其制冷或供暖的工作状态；
（5）尺寸小，重量轻，适合小容量、小尺寸的特殊制冷环境[7]；
目前，热电制冷和机械制冷之间的差距很大，要使热电制冷的经济性达到和机械压缩式制冷一样，必须使优值系数z 达到13×10-3K-1以上。为此，世界各国的半导体制冷学者均将主要精力放在寻找新的半导体材料上，力图通过提高新材料的热电性能促进半导体制冷器的应用和发展；
半导体制冷技术与传统的制冷技术有着根本的区别，它既不用制冷剂，也不用机械设备和管路，只要给半导体制冷器通上直流电，它的冷端就会迅速降温，降温速度快并且容易控制，无噪音和污染，体积小，解决了许多特殊场合下的制冷问题，并能实现对温度的精确控制。例如：在化工方面，运动粘度测试仪的恒温浴槽、凝固点测试仪等；在电子技术方面，发热半导体器件的冷却、光电被增管的冷却、红外探测仪的冷却等；在医学上，利用半导体制冷器研制成功了冷冻切片机、冷冻治疗器、生化仪等；还有精密露点仪、精密恒温器等都是采用半导体制冷器制冷的[8]。
1.3 设计的主要内容
本设计设计的是太阳能半导体油箱油箱油蒸汽冷凝器，本设计主要研究的内容有半导体油箱油蒸汽冷凝器的设计，散热壁的设计，散热片的设计，温度控制电路的设计。主要解决的问题：冷凝器的方案选择，冷凝器的安装位置，螺栓的校核，温度控制电路的计算。
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