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* * 第一章 制冷原理 等温膨胀过程3－4：压缩活塞停止在左止点，而膨胀活塞继续向左移动，直至左止点，气体进行等温膨胀，通过冷量换热器C从低温热源吸收热量。容积增大而压力降低。 气体膨胀制冷——斯特林制冷循环 定容吸热过程4－1：两个活塞同时向右移动直至右止点,气体容积保持不变，回复到起始位置。当气体流经时回热器填料R时吸热，温度升高，同时压力增加。 第30页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 热电制冷的理论基础是固体的热电效应，在无外磁场存在时，它包括五个效应：导热、焦耳热损失、塞贝克(Seebeck)效应、帕尔帖(Peltire)效应和汤姆逊(Thomson)效应。 热电制冷 热电制冷又称作温差电制冷，或半导体制冷，它主要是利用热电效应中的帕尔帖效应的一种制冷方法。　　 第31页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 热电制冷——热电效应 1.塞贝克效应(Seebeck Effect) (西伯克效应 ) 　　1821年，德国人T.J.Seebeck发现两种不同导体组成的开路中，如果导体的两个结点存在温度差，这开路中将产生电动势E。这就是塞贝克效应。由于塞贝克效应而产生的电动势称作温差电动势。 V=a△T 式中:V为温差电动势；a为温差电动势率(塞贝克系数) △T为接点之间的温差 热电偶测温及温差发电就是利用塞贝克效应 第32页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 2. 帕尔帖效应 (Peltire Effect) 1834年，法国人Jean Charles Peltier发现电流流过两种不同导体的界面时，将从外界吸收热量，或向外界放出热量。这就是帕尔帖效应。由帕尔帖效应产生的热流量称作帕尔帖热。　　 热电制冷——热电效应 对帕尔帖效应的物理解释是：电荷载体在导体中运动形成电流。由于电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从高能级向低能级运动时，便释放出多余的能量；相反，从低能级向高能级运动时，从外界吸收能量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。 第33页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 3. 汤姆逊效应(Thomson Effect) 1845年，英国物理学家William Thomson发现若电流流过有温度梯度的导体时，原由的温度分布将被破坏，为了维持原有的温度分布，导体将吸收或放出热量。这就是汤姆逊效应。由汤姆逊效应产生的热流量称作汤姆逊热。　　 热电制冷——热电效应 第34页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 4. 焦耳效应(Joule Effect) 1841年，物理学家Joule发现电流在导体中通过时，产生热量。这就是焦耳效应。由焦耳效应产生的热流量称作焦耳热。　　 热电制冷——热电效应 5. 傅立叶效应(Fourier Effect) 即热传导。在介质中由于存在温度梯度而产生的热量的传输。　　 第35页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 热电制冷 由于金属材料的帕尔帖效应很弱，因此长久以来热电制冷并未得到发展和应用。到20世纪50年代左右，由于半导体材料帕尔帖效应显著，才随着半导体材料的发展而迅速发展，因此现在也称为半导体制冷。 为了获得更低的制冷温度(或更大的温差)可以采用多级热电制冷。它由单级电堆联结而成。前一级的冷端是后一级热端的散热器。　　 P N I P N N P P N 第36页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 热电制冷 由于金属材料的帕尔帖效应很弱，因此长久以来热电制冷并未得到发展和应用。到20世纪50年代左右，由于半导体材料帕尔帖效应显著，才随着半导体材料的发展而迅速发展，因此现在也称为半导体制冷。 为了获得更低的制冷温度(或更大的温差)可以采用多级热电制冷。它由单级电堆联结而成。前一级的冷端是后一级热端的散热器。　　 第37页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 半导体制冷特点： 结构简单，对环境要求低；无机械运动部件，无噪音，无磨损，可靠性高；无制冷剂；制冷迅速，切换电流方向既可实现制冷/热转换，调节电流大小即可调节制冷量；大小形状可变，可任意排布。 制冷效率低，价格高，而且必须使用直流电源。 热电制冷 目前主要应用于：电子器件冷却、精密恒温器、冷冻治疗仪、便携冰箱、高真空冷阱、露点仪、宇航、潜水服等 第38页，共60页，编辑于2022年，星期五 * * 第一章 制冷原理 涡流管制冷 涡流管制冷是使用压缩气体产生涡流运动并分离成冷、热两部分。利用分离出的冷气流即可制冷。 1933年，由法国人兰克(George