半导体制冷原理ppt课件

.第iii节其他形式的制冷循环，2.3.1空气制冷，2.3.2热电制冷，2.3.2.1热电制冷原理，2.3.2.2热电制冷的特性分析，2.3.2.3多级热电，2.3.3蒸汽喷射制冷循环，2.3.1空气冷却，历史上首次实现的气体冰箱是空气，称为空气冰箱，压缩空气冰箱的工作过程也包括熵压缩、等压冷却、等熵膨胀和等压吸热四个过程，与蒸汽压缩冰箱的四个工作过程类似，因为循环过程中的工作流体不会引起集状态变化。图2-162再加热空气冰箱系统图-压缩机-冷却器-膨胀机-冷箱，图2-163再加热空气冰箱没有理论循环的p-V图和T-s图。NEXT、图2-162显示了无回热器的空冷器系统图，图2-163显示了冷却温度是环境介质的温度，1-2是等熵压缩工艺，2-3是等压力冷却工艺，3-4是等压力膨胀工艺，4-1是冷气机中的等压力吸热工艺.(2-144)，(2-145)，单位压缩力和膨胀力分别为，(2-146)，(2-147)，(2-147)，(2-149)，(2-148)，不考虑温度变化时的比热和温度变化。(2-150)，(2-149)，(由于热源温度恒定，此时比较标准周期必须是可逆卡诺循环，冷却系数为：因此，上述理论循环的热改善度如下：(2-151)，显然，图2-164中没有再生空气冰箱的实际循环。图2-164中的1-2s-3-4s-1是实际周期，周期1-2a-3-4a-1仅考虑传热末端的温差，计算出的实际周期的冷却系数为，(2-152)，如上所示，在给定情况下必须有一个，(2-153)，称为循环的属性系数。相反，由上而下：这一对(2-152)，诱导和可访问：(2-154)与压力比y的关系为，(2-155)，基准(2-154)求出最佳压力比：(2-156)在分析理论周期时，认为循环经济性应尽量保持在小。但是，实际周期的最佳压力比具有最高的制冷系数。2.3.2热电冷却、2.3.2.1热电冷却原理、热电冷却(也称为温差电冷却、半导体冷却或电子冷却)是基于温差电现象的冷却方法，利用“塞贝克”效应的逆反应3354推杆效应实现冷却目的。塞贝克效应是在由两种不同金属组成的闭合线上，如果两个触点的温度保持不变，则产生两个触点之间的电位差接触电动势。同时，闭合的线流着称为温差电流的电流。相反，在由两种不同金属组成的闭合线上，使用直流电源会使一个触点变冷变热。这又称为珍珠贴纸效果，又称为温差现象。NEXT，半导体材料的内部结构产生比其他金属大得多的温差现象，因此热电冷却决定了半导体材料、半导体冷却，如图2-165所示，当电流传递电流时半导体材料的内部结构。p型半导体内部载体(孔)和n型半导体内部载体(电子)根据外部电场作用产生运动，在金属薄板和半导体接头上发生能量传递和转换。如果交换电源极性，电偶对的冷却端和加热端也将同时交换。热电偶电通过直流I时，波的贴纸效果下的热吸收与电流的I成正比，与导体的物理化学性质相关(2-157)，基准(2-158)，电流通过电对时，热电元件内也发出焦耳热。焦耳热与电流的平方成正比。(2-159)，表达式的r是热电元素的电阻。如果电偶臂的长度为l，电阻为和横截面面积(2-160)，则计算结果表明，焦耳的一半热量被传递到热电元素的冷却端，从而降低了冷却效果。，除焦耳热外，由于半导体的热传导性，可以从电堆的热端传到一台的热：(2-161)，中间k长度l的热电组件的总导热系数，两个电偶臂的热系数和截面面积分别为和的情况：(2-162)，因为电动车运行时，电力必须作用于电阻，克服热电情况，所以消耗的电力可以表示为，(2-164)，所以偶对的冷却系数可以表示为，(2-165)，电偶对的冷却能力是电枢附热和返回冷端的焦耳热和传导热的差异，即：(2-165)，2.3.2.2热电冷却的特性分析，如果电流I是恒定值，那么基准(2-163)中可见的最大温差应与电流的大小相关。(2-166)，自下而上反向计算I等于0，得到最佳电流值和相应的最高温度：得到格式(2-160)和(2-162)为格式(2-168)的：以及(2-167)为，如果两个偶数臂的几何尺寸相同()，则与相同的热系数具有相同的电阻率，格式(2-169)为或(2-170)，(2-171)，格式中热电零件材料的电导率，在本例中变为(2-172)，可以看出：热电冷却的最大温差取决于材料的集成参数之一和冷却端温度。此综合参数是材料制造的质量系数z，即(2-173)、分析了下面核反应堆的冷却系数与提供热电的电流值之间的关系。式(2-165)逆电流并使其等于0，从而与最大冷却系数对应的电流和电压值(2-174)、(2-175)、表达式，(2-176)。因此，冷却系数与温差和材料品质系数z有重要关系。2.3.2.3多级热电，一对制冷小。6xL7的电偶对等制冷量只有3.3 4.2 kj/h。为了获得更大的冷量，很多对可以序列化成热电偶。单层热电堆通常只能得到约50 的温差。为了获得较低的冷端温度，可以通过串行、并行和串行并行方式对多级热电进行分组。图2-166显示了多级热电的结构类型。图2-166多级热电b)并行二级热电c)串行和并行三级热电c .半导体冷却设备特性和应用，1，半导体冷却设备特性和应用，无需制冷剂的情况下，机械传动部分冷却速度和冷却温度可以自由调节，冷热端交换体积和功率非常小。2，半导体冷却用途，方便可逆操作，可以制造家用冰箱或小型低温冰箱，可以制作冷却设备的低温医疗器械，可以制造零仪表。2.3.3蒸汽喷射制冷循环，蒸汽喷射冰箱只能使用单一物质作为工作流体，理论上一般的制冷可以用作工作流体，但目前只有以水作为工作流体的蒸汽喷射冰箱才得以实用化。用工作流体制造的冷热必须在0以上，因此蒸汽喷射冰箱目前仅用于准备空调设备或特定工艺所需的冷水。NEXT，图2-168蒸汽喷射制冷系统的温度熵图，蒸汽喷射冰箱的工作过程也可以在温度熵图中表示。图2-168所示。在图中，实线表示理想的环，虚线表示实际过程。现在可以根据图2-168进行理论循环的热计算。(2-177)，形式中的包括冷热蒸汽的流动，锅炉的热供给，(2-178)，形式中的工作蒸汽流动，冷凝器散热，(2-179)，冷量，泵消耗的电力，如果泵的功能