Kev Tshawb Fawb Txog Tshiab Semiconductor Refrigeration System Siv Hlau Ua Npuas Ncauj

Nrog rau txoj kev loj hlob sai ntawm kev siv thev naus laus zis kev sib koom ua ke, cov khoom siv hluav taws xob tseem tab tom txav mus rau miniaturization, lub teeb yuag thiab kev txawj ntse. Txawm li cas los xij, qhov miniaturization ntawm cov khoom siv hluav taws xob sib xyaw ua kom lub zog ntom ntom thaum lub tshav kub dissipation tseem nce ntxiv. Kev siv tshuab ua kom txias ib txwm ua tau nyuaj kom ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua kom txias. Yog li ntawd, nws yog ib qho tseem ceeb tshwj xeeb uas yuav tsum tau kawm txog cov cua kub dissipation ntawm cov khoom siv hluav taws xob nrog cov kub kub flux ceev. Nyob rau hauv daim ntawv no, ib qho kev npaj cua txias cua sov dissipation, uas yog, nyob rau hauv lub hauv paus ntawm semiconductor tub yees tshuab, ua ke nrog ib tug ua npuas ncauj hlau radiator, ib tug tub yees system yog tsim thiab nws cov nyhuv tub yees yog sim los ntawm ib tug kev sim qauv.

1. Theoretical hauv paus thiab cov cuab yeej sim

Cov khoom siv hluav taws xob semiconductor yog cov cuab yeej hloov hluav taws xob. Thaum ib tug tam sim no dhau los ntawm ib tug thermocouple khub uas tsim los ntawm ib tug piece ntawm N-hom semiconductor khoom thiab ib daim ntawm P-hom semiconductor khoom, tshav kub hloov mus rau hauv nruab nrab ntawm ob kawg, uas ua rau ib tug kub sib txawv los ua qhov kub thiab txias kawg. Txawm li cas los xij, lub semiconductor nws tus kheej muaj qhov tsis kam, uas ua rau cov cua sov thaum tam sim no dhau los ntawm nws, uas cuam tshuam rau cov cua sov hloov. Thaum tshav kub kub ntawm ob daim hlau kuj undergoes rov qab kub hloov los ntawm huab cua thiab cov khoom semiconductor nws tus kheej. Thaum qhov kub thiab txias kawg mus txog qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias qhov sib txawv ntawm qhov sib npaug, qhov kub thiab txias hloov mus rau pem hauv ntej thiab thim rov qab ib leeg, thiab qhov kub ntawm qhov txias thiab kub kub yuav tsis hloov mus ntxiv. Yog li ntawd, txhawm rau kom ua tiav qhov ntsuas kub qis dua, cov txheej txheem xws li cua sov dissipation tuaj yeem siv los txo qhov kub ntawm qhov kub kawg.

Hlau ua npuas ncauj yog cov khoom siv hlau ntxeem tau nrog cov porosity ntau dua 90 feem pua ​​​​thiab muaj zog thiab nruj. Cov khoom siv hlau no muaj huab cua permeability siab, qhov pore loj hauv cheeb tsam, thiab cov khoom siv me me. Thaum cov cua ntws dhau los, nws muaj qhov chaw sib txuas loj, uas yog qhov tsim nyog rau kev sib hloov cua sov.

Lub tub yees yog pom tau los ntawm daim ntawv semiconductor tub yees. Xav tias qhov chaw txias ntawm daim ntawv tub yees semiconductor tsis tuaj yeem nyob rau hauv kev sib cuag ncaj qha nrog cov khoom cua sov dissipation, thiab lub ntuj convection tshav kub hloov pauv ntawm qhov chaw txias ntawm qhov chaw txias rau saum huab cua tsis yog qhov tseem ceeb, nws txuas nrog cov hlau ua npuas ncauj. nto kom nce tshav kub pauv. cheeb tsam, kom ua tiav cov txiaj ntsig ntawm kev ntxiv dag zog rau kev sib pauv ntawm lub zog txias. Cov cua txias semiconductor thiab cov hlau ua npuas dej yog sib koom ua ke los ntawm silicone roj kom txo qhov kev sib cuag thermal. Ib feem ntawm airflow tshem tawm lub zog txias, tsim cov cua txias thiab dissipating cua sov mus rau lub hom phiaj, thiab cov kub saum npoo kuj raug tshem tawm los ntawm airflow thiab tawm mus rau hauv ib puag ncig.

Qhov kev sim siv cov kab hluav taws xob sib txuas ntawm ob chav cua, ib qho yog siv los xa tawm cua txias thiab lwm qhov yog siv los xa tawm cua kub. Txuas cov kiv cua ntawm qhov nkag ntawm cov cua txias thiab kub cua ducts los muab cov cua ntws tawm, thiab tawm hauv qhov tsim nyog ntsuas qhov thiab qhov chaw teeb tsa thaum ua cov cua ducts.

Thaum lub tub yees semiconductor muaj zog, qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias yog tsim, cov cua ntws los ntawm qhov chaw txias yog txias kom dhau los ua cua txias, thiab cov cua ntws los ntawm qhov kub ntawm qhov chaw txias txias thiab tawm los ntawm cov cua kub. Qhov qis ntawm qhov kub ntawm sab kub thiab qhov kub ntawm sab txias, qhov zoo dua qhov txias txias. Muaj 4 qhov ntsuas kub symmetrical (cim raws li T5, T6, T7, T8 hauv qhov kev sim, chav tsev kawm ntawv qib siab) ntawm qhov hluav taws xob cua txias, thiab 4 anemometers tau teeb tsa symmetrically ntsuas qhov hluav taws xob cua kub, thaum lub cua nkag. qhov kub thiab txias yog txiav txim siab los ntawm qhov kub thiab txias. Nruab ib lub anemometer los ntsuas cua ceev ntawm qhov tawm. Tsis tas li ntawd, qhov chaw ntawm cov hlau ua npuas dej nyob rau hauv kev sib cuag nrog lub semiconductor txias nto yog teem nrog 4 ntsuas cov ntsiab lus symmetrical nyob rau hauv qhov chaw, thiab 4 thermocouples yog qhov chaw welded rau ntawm lub phaj tooj liab los ntsuas qhov kub ntawm cov phaj tooj liab welded rau hauv qab nto. ntawm cov hlau ua npuas ncauj, uas yog sau los ntawm Keishley cov ntaub ntawv nrhiav tau. , sau 100 zaug, thiab nruab nrab raws li (sau raws li T1, T2, T3, T4 nyob rau hauv qhov kev sim, chav tsev degree), siv los xam cov txheeb ze ntawm tshav kub hloov coefficient ntawm tub yees.

Cov lej simulation tau tshwm sim ntawm qhov ntsuas cua txias ntawm cov qauv no: qhov ntsuas kub ib puag ncig yog 298K (25 degree), thiab hauv qhov simulated cua txias duct ntawm 400mm * 100mm * 40mm, semiconductor refrigeration nti ua haujlwm nyob rau hauv cov kev ntsuas ntawm 12V thiab 6A, thiab cov khoom ua npuas ncauj yog tooj liab. , qhov loj yog 100mm * 100mm * 40mm, thiab nws yog 5 ppi. Cov nyhuv theoretical ntawm lub tub yees tuaj yeem lees paub los ntawm cov txiaj ntsig.

2. Cov txheej txheem sim

2.1 Cov khoom siv sim

1 plexiglass cross pa duct, 2 tag nrho-tooj ​​tooj liab tub ntxhais 80W ceev-tswj centrifugal kiv cua, tub yees semiconductor (nyob ua hauj lwm mob 12V, 6A) 50mm * 50mm, 2 hluav taws xob anemometers, 4 hluav taws xob anemometers, 1 iav thermometer txhawb nqa, ntau tooj liab ua npuas ncauj PC, tooj liab constantan thermocouple, ice fwj, Keishiley 2700 data acquisition system, data acquisition card, linear stabilized power supply, etc.

2.3 Cov kauj ruam sim

Ua ib lub rooj ntev zaum sim raws li tus qauv tsim, thiab nyeem cov chav ntsuas kub Ts (degree), uas yog 26.5 degree.

Lub kiv cua yog tsav los ntawm 220V fais fab mov, thiab cov khoom cua txias semiconductor yog powered los ntawm ib tug linear voltage stabilized fais fab mov.

Khaws cov cua ceev V2 ntawm cov cua kub cua kiv cua tsis hloov, kho qhov ua hauj lwm voltage U los yog tam sim no I ntawm lub tub yees semiconductor, kho cua ceev V1 ntawm cov cua txias duct kiv cua, thiab nyeem T1 ~ T8 nyob rau hauv lem; Tom qab ntawd hloov V2, kho qhov ua haujlwm voltage lossis tam sim no ntawm lub tub yees semiconductor, thiab kho cov cua txias duct. Ntxuam cua ceev V1, nyeem T1 ~ T8 ua ntu zus; rov hais dua li saum toj no, qhov twg V2 yog 0.5m/s, 1.0m/s, 2.0m/s, 3.0m/s, 4. }}m/s, 2.5m/s, 3.0m/s, 3.5m/s, 4.0m/s, (U, I) raws li (1.4V, 1 .0A), (3.1V, 2. 8.2V, 5.0A).

Qhov nruab nrab kub ntawm qhov hluav taws xob cua txias duct Tb=(T5 plus T6 plus T7 plus T8)/4, qhov nruab nrab kub ntawm cov hlau ua npuas ncauj hauv qab tooj liab phaj nyob rau hauv kev sib cuag nrog semiconductor txias nto Ta{{6 }}(T1 plus T2 plus T3 plus T4)/4; los ntawm cov qauv h*ΔTa* S=Q=Cp*(m/t)*ΔTb, xam lub zog txias Q thiab cov txheeb ze hloov hluav taws xob coefficient h, qhov twg sab laug ntawm qhov sib npaug yog qhov txias saum npoo hluav taws xob hloov hluav taws xob, thiab sab xis yog lub zog cua txias suav nrog cua txias. S - thaj tsam hauv qab ntawm cov hlau ua npuas ncauj, ΔTa=Ts-Ta, h yog qhov sib txawv ntawm qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias nrog S raws li qhov chaw hloov tshav kub, Cp yog cov cua kub tshwj xeeb ntawm chav tsev kub, coj 1.004 KJ/

Los ntawm daim duab 2 mus rau daim duab 4, raws li cov cua ceev ntawm cov cua txias duct yog qis dua, qhov hluav taws xob cua kub qhov hluav taws xob qis dua, thiab cov cua txias zoo dua. Qhov siab dua lub zog ntawm cov ntawv txias, qhov cua kub ntawm qhov hluav taws xob ntawm qhov hluav taws xob cua txias, tab sis thaum lub zog nce mus txog qhov siab tshaj plaws hauv qhov kev sim, cov cua kub ntawm qhov hluav taws xob ntawm qhov hluav taws xob cua txias yuav nce ntxiv, vim tias cov cua kub dissipation tej yam kev mob ntawm qhov kub ntawm qhov chaw yog txwv, qhov kub thiab txias nce, thiab qhov kub ntawm qhov chaw txias yog sib xws. khaws.

Txij li qhov kev sim no cuam tshuam los ntawm cov cuab yeej thiab ib puag ncig, txawm hais tias qhov nkhaus hloov pauv mus rau qee qhov, qhov kev txiav txim siab tag nrho yog tias nrog qhov nce ntawm cov cua ceev V2 ntawm cov cua kub, cov cua kub Tb ntawm qhov hluav taws xob cua txias duct. txo qis, thiab cov nyhuv txias yog qhov zoo.

Los ntawm kev suav cov ntaub ntawv kev sim, qhov tseeb hloov pauv coefficient h ntawm qhov chaw txias nrog S raws li qhov chaw sib pauv cua sov, lub zog txias Q, thiab lub zog txias semiconductor W tuaj yeem tau. Cov ntaub ntawv tsom xam pom tau hais tias thaum tsuas yog hloov cua ceev thiab ntws ntawm qhov hluav taws xob ntawm lub qhov hluav taws xob cua txias, piv txwv li, q nce, qhov hluav taws xob cua kub nce thiab lub zog txias Q nce; Thaum tsuas yog lub zog txias semiconductor hloov pauv, uas yog, W nce, qhov hluav taws xob cua kub txo qis, thiab lub zog cua txias txo. Lub zog Q nce; thaum tsuas yog cua ceev ntawm cov cua kub cua kub hloov, uas yog, V2 nce, lub qhov hluav taws xob cua kub txo thiab lub zog txias Q nce. Qhov tseeb qhov sib txawv ntawm cov cua sov coefficient h ntawm qhov chaw txias nrog S raws li qhov chaw sib pauv cua sov, h nce nrog qhov nce ntawm V1, thiab nce nrog qhov nce ntawm V2; tab sis thaum lub zog txias semiconductor W nce, h maj mam txo.

Hauv kev sim, tus nqi siab tshaj ntawm lub zog txias Q yog ntsuas hauv lub xeev ntawm V2=3m / s, U=6.3V, I=4A, V1=4 m / s, uas ua pov thawj tias lub zog txias yuav tsum tau ua tib zoo xav txog seb cov cua sov dissipation tej yam kev mob raws li lub zog sib xws thiab airflow zoo. Flow loj, cua txias cua ceev thiab lwm yam.

3. Cov lus xaus

Nyob rau hauv daim ntawv no, ib qho kev sim qauv siv lub tshuab ua npuas hlau semiconductor tub yees yog tsim. Raws li cov txiaj ntsig kev sim thiab kev txheeb xyuas cov ntaub ntawv, cov lus xaus hauv qab no tau kos:

(1) Raws li cov xwm txheej zoo ib yam, qhov qis cua txias cua ceev, qhov hluav taws xob cua kub qis dua; qhov siab dua lub zog hluav taws xob ntawm lub tub yees semiconductor, qhov hluav taws xob cua kub qis dua; cov cua kub duct cua ceev nce, thiab cov cua txias qhov hluav taws xob qhov hluav taws xob cua kub txo.

(2) Raws li cov xwm txheej zoo ib yam, lub qhov hluav taws xob cua ceev ntawm lub qhov cua txias qhov hluav taws xob nce, qhov hluav taws xob cua kub nce, thiab lub zog txias Q nce; Lub zog txias semiconductor W nce, lub qhov hluav taws xob cua kub txo qis, thiab lub zog cua txias nce; Cov cua kub cua txias cua nrawm nce, qhov hluav taws xob cua kub qis dua, lub zog cua txias nce.

(3) Qhov tseeb kub hloov coefficient h ntawm qhov chaw txias nrog S raws li qhov chaw kub nce nrog nce V2, thiab nce ntxiv nrog V2; Lub zog ntawm lub tub yees semiconductor nce, thiab h maj mam txo.

(4) Rau qis zog cua txias, xaiv cov cua txias qis dua, siab dua cua kub ceev thiab hluav taws xob fais fab; rau lub zog txias dua, xaiv cov cua txias siab dua thiab cua kub ceev, thiab lub zog hluav taws xob ntau dua.