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太阳能半导体冷箱性能的理论分析及实验研究

作　者: 曹娟华
导　师: 杜海存
学　校: 南昌大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 太阳能 半导体制冷 散热强度 实验研究
分类号: TB657
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 129次
引　用: 2次
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内容摘要


本文以研制可实现制冷、满足食品冷藏功能的太阳能半导体冷箱为目标展开了相关研究工作。首先,对太阳能半导体冷箱系统的组成及工作原理进行了介绍,然后,利用传热学知识和一些数学手段对半导体制冷系统进行了传热数值分析,建立了热电制冷器的传热微分方程,讨论了冷热端散热强度对热电制冷性能的影响。结果显示：随着散热强度的不断增强,热电制冷的性能逐渐提高,但当热端散热强度增加到一定值后,制冷性能基本保持不变；从模拟分析结果可知,半导体制冷中存在最佳热端散热强度,不可能无限制地通过提高热端散热强度来改变半导体制冷器的制冷性能。然后以热电制冷基本计算公式和光伏系统设计计算公式为依据设计了一台太阳能半导体冷箱样机,并根据样机功能要求设计了一款太阳能市电互补型控制器及温控器电路板,绘制了温度控制原理图,并编写了控制程序,见附录表。最后建立了太阳能半导体冷箱系统的实验测试系统,测试了太阳能半导体冷箱系统在不同环境温度下的实际运行性能,结果显示：不同环境温度下太阳能半导体冷箱运行效果；环境温度为30℃时,箱内最低温度可达10℃,环境温度为25℃时箱内最低温度可达6℃,箱内大温差约为19℃。样机制冷系数可达0.28-0.31。并与传热数值模拟结果进行对比,表明理论分析与实验结果的一致性,为后续进一步的研究,提供了相关的理论依据和实验数据。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章 绪论  8-21
  1.1 课题研究的工程背景和意义  8-16
    1.1.1 太阳能资源及其开发利用的必然性  8-11
    1.1.2 太阳能电池的发展及研究现状  11-13
    1.1.3 当前太阳能半导体制冷技术的研究意义  13-16
  1.2 国内外太阳能半导体制冷研究状况和进展  16-20
    1.2.1 太阳能半导体制冷技术及其影响因素  16-19
    1.2.2 太阳能半导体制冷技术的研究现状  19-20
  1.3 本文的主要工作  20-21
第2章 半导体制冷器的数值分析  21-30
  2.1 建立传热微分方程  21-24
    2.1.1 半导体制冷器的传热模型  21-22
    2.1.2 建立传热过程的微分方程  22-24
  2.2 导热过程的定解条件  24-26
    2.2.1 初始条件  24
    2.2.2 边界条件  24-26
  2.3 热电堆TEC1-12706传热过程的数值分析  26-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章 太阳能半导体冷箱实验样机的研制  30-46
  3.1 太阳能半导体冷箱系统  30-32
    3.1.1 半导体制冷原理  30
    3.1.2 太阳能半导体冷箱系统的基本组成及其工作原理  30-32
  3.2 太阳能半导体冷箱设计  32-45
    3.2.1 冷箱热负荷及半导体制冷器的选择  32-37
    3.2.2 蓄电池容量计算及选配  37-38
    3.2.3 太阳能电池板容量的确定及选配  38-40
    3.2.4 控制器的设计  40-43
    3.2.5 温控器的设计  43-45
  3.3 本章小结  45-46
第4章 太阳能半导体冷箱性能测试实验  46-60
  4.1 实验系统的设计  46-47
  4.2 太阳能半导体冷箱电源的工作状态  47-54
    4.2.1 太阳能半导体冷箱太阳能电池板工作状态  47-49
    4.2.2 太阳能电池板的输出特性曲线  49-52
    4.2.3 蓄电池工作状态  52-54
  4.3 太阳能半导体冷箱工作状态  54-59
    4.3.1 性能测试  54-59
  4.4 本章小结  59-60
第5章 太阳能半导体冷箱系统的(火用)效率分析  60-65
  5.1 太阳能电池板的(火用)效率  61-62
  5.2 蓄电池、控制器、线路中的(火用)效率  62
  5.3 半导体冷箱的(火用)效率  62-63
    5.3.1 冷热端风扇  62-63
    5.3.2 制冷循环  63
  5.4 提高太阳能光伏冰箱系统(火用)效率的方法  63-64
    5.4.1 太阳能电池板的光电转换效率  63-64
    5.4.2 制冷循环中的相对(火用)效率  64
  5.5 本章小结  64-65
第6章 结论与展望  65-67
  6.1 工作总结  65-66
  6.2 展望  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
攻读学位期间的研究成果  71-72
附录  72-91

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 制冷工程 > 制冷机械和设备 > 制冷设备
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