利用半导体制冷片研制小冰箱

半导体冰箱应用现状

有不少厂家推出了半导体冰箱。著名冰箱生产企业都有半导体冰箱产品, 如美菱、海尔、新飞等。车载冰箱也是这一类。车载式冰箱抗震性好,适合外出旅游车船配载使用,目前市场上这种车载冰箱大小从3L到33L不等,随着中国汽车拥有量的增加, 车载半导体冰箱将会越来越多。但是应该注意的是半导体冰箱主要是用在冷藏而不是冷冻, 其制冷效率也较普通蒸汽压缩式冰箱低,耗电量较高,容积小,通常在特殊场合或有特殊要求使用较合适。

实验室制作半导体冰箱

实验室采用泡沫作为箱体的主要材料,外形尺寸为20*20*30(单位:cm),泡沫厚度为3cm,容积为4.7L。所用半导体制冷片型号为TECI12705B,最大工作电流5A,最高工作电压12V , 冷热两端最大温差可达68℃,尺寸为40mm ×40mm ×4mm,制冷片的两端吸热的一端称冷端, 发热的一端称热端,如图1所示。

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图1 半导体制冷片

两端分别用导热剂与散热片粘合在一起。自然空冷散热和制冷时,制冷效果不太好,输入电流I=3A时,冷端最低温度降至13℃,所以考虑在热端用风扇强迫空冷,这样冷端最低温度可达零下,完全满足制冷要求。在冰箱内部,顶端和底端的温差达到6℃,而且需要的时间比较长,所以在冷端也加一个风扇加强对流,虽然风扇会有少量发热,但是对于制冷影响不大。半导体冰箱内空气对流情况如图2所示,自制冰箱外观如图3所示,冰箱内部结构如图4所示。

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图2 冰箱内空气对流图

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图3 自制冰箱外观

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图4 自制冰箱内部结构

在室温为26.5℃的情况下,测得输入电流I=2A,经过t=18min,冰箱内温度达到平衡,稳定在10℃;I=3A,经过t=15min,温度稳定在8℃;I=4A时,经过t=12min,温度稳定在9℃。所以在3.0~4.0A之间选取了3.5A作为输入电流,电流太小,热电堆制冷功率不够;电流太大,焦耳热增加,制冷效果反而不好。

利用半导体制冷片研制小冰箱结论分析

(1) 随着热端肋片的升高,热端散热器肋片与外界空气的散热效果下降,温差的减小导致散热动力大大降低,影响了散热效果,半导体制冷片热端温度越低,冷端温度越低,制冷效果越好.所以在热端加风扇以加强散热。

(2) 制冷片的输入电流在3.0~4.0A之间能较好地满足实验要求. 电流太小,热电堆制冷功率不够;电流太大,焦耳热增加,加重了制冷负荷,制冷效果下降. 热电堆最佳电流的确定相对较困难.本次实验选取了3.5A。

(3) 制冷空间内部温度分布不均. 越靠近散冷器处温度越低,离散冷器较远处,温降不明显,所以在内部加风扇,加强内部空气的流动,可以大大增强制冷效果。

六月 29, 2010 Category: 研究进展 Tags: , , , ,
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