半导体制冷原理.pptVIP

;2.3.1 空气制冷; 图2-162 无回热空气制冷机系统图 Ⅰ-压缩机 Ⅱ-冷却器 Ⅲ-膨胀机 Ⅳ-冷箱;; 图2-162示出无回热空气制冷机系统图; 现在进行理论循环的性能计算，单位制冷量及冷却器的 单位热负荷 分别是：;从而可计算出循环消耗的 单位功 及 制热系数： ;则上式可简化为：; 因为热源温度是恒值，此时比较标准循环应当是可逆卡诺循环，其 制冷系数 为：;图2-164 无回热空气制冷机实际循环; 图2-164中 1-2s-3-4s-1 为实际循环，而循环 1-2a-3-4a-1 可认为是只考虑换热端部温差，这样计算的 实际循环的制冷系数 为：;由上式可以看出，在 给定的情况下，必然有一个最佳值 最大。 ;为此对式(2-152)，求导，并令 可得：;则按式(2-154)可求出最佳压力比：;2.3.2 热电制冷;NEXT; 半导体材料内部结构的特点，决定了它产生的温差电现象比其他金属要显著得多，所以热电制冷都采用半导体材料，亦称半导体制冷; 当电偶对通以直流电I 时，因珀尔贴效应产生的 吸热量 与电流I 成正比; 当电流通过电偶对时，热电元件内还要放出焦耳热。焦耳热 与电流的平方成正比，即 ：; 除了焦耳热以外，由于半导体的导热，从电堆热端还要传给冷端一定的 热量 ：;电偶对工作时，电源既要对电阻做功，又要克服热电势做功，故消耗的 功率 为 ;2.3.2.2 热电制冷的特性分析 ; 将上式对I 取偏倒数，并令其等于零，就可以求出 最佳电流值 与其对应的 最大温降: ; 若两电偶臂的几何尺寸相同( )具有相同的 导热系数 及相同的 电阻率 ，则式（2-169）变为;若 ，则 ; 下面再来分析电堆的制冷系数与供给热电堆的电流值的关系。将式(2-165)对电流取偏倒数，并令其等于零，得到 与最大制冷系数相对应的电流及电压值 ;式中 ;2.3.2.3 多级热电堆;图2-166 多级热电堆的结构型式 a) 串联二级热电堆 b) 并联二级热电堆 c) 串并联三级热电堆; 半导体制冷设备的特点及应用 ;2、半导体制冷的用途 ;2.3.3 蒸气喷射式制冷循环 ;NEXT; 图2-168 蒸气喷射式制冷系统的温熵图;现在可根据图2-168进行理论循环的热力计算。; 泵功较小，如果予以忽略，则整个制冷机的 热平衡式 为 ;△h2/△h1;图2-169中的实验关系曲线也可用下式表示 ;谢谢聆听！;2.3.1 空气制冷; 图2-162 无回热空气制冷机系统图 Ⅰ-压缩机 Ⅱ-冷却器 Ⅲ-膨胀机 Ⅳ-冷箱;; 图2-162示出无回热空气制冷机系统图; 现在进行理论循环的性能计算，单位制冷量及冷却器的 单位热负荷 分别是：;从而可计算出循环消耗的 单位功 及 制热系数： ;则上式可简化为：; 因为热源温度是恒值，此时比较标准循环应当是可逆卡诺循环，其 制冷系数 为：;图2-164 无回热空气制冷机实际循环; 图2-164中 1-2s-3-4s-1 为实际循环，而循环 1-2a-3-4a-1 可认为是只考虑换热端部温差，这样计算的 实际循环的制冷系数 为：;由上式可以看出，在 给定的情况下，必然有一个最佳值 最大。 ;为此对式(2-152)，求导，并令 可得：;则按式(2-154)可求出最佳压力比：;2.3.2 热电制冷;NEXT; 半导体材料内部结构的特点，决定了它产生的温差电现象比其他金属要显著得多，所以热电制冷都采用半导体材料，亦称半导体制冷; 当电偶对通以直流电I 时，因珀尔贴效应产生的 吸热量 与电流I 成正比; 当电流通过电偶对时，热电元件内还要放出焦耳热。焦耳热 与电流的平方成正比，即 ：; 除了焦耳热以外，由于半导体的导热，从电堆热端还要传给冷端一定的 热量 ：;电偶对工作时，电源既要对电阻做功，又要克服热电势做功，故消耗的 功率 为 ;2.3.2.2 热电制冷的特性分析 ; 将上式对I 取偏倒数，并令其等于零，就可以求出 最佳电流值 与其对应的 最大温降: ; 若两电偶臂的几何尺寸相同( )具有相同的 导热系数 及相同的 电阻率 ，则式（2-169）变为;若 ，则 ; 下面再来分析电堆的制冷系数与供给热电堆的电流值的关系。将式(2-165)对电流取偏倒数，并令其等于零，得到 与最大制冷系数相对应的电流及电压值 ;式