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微型半导体冷却除湿机的设计及性能研究

来源：湖南购彩中心首页大厅发布时间：2021-11-23 点击量：

本文设计并研制出一种半导体除湿装置,此装置具有无污染、无噪音、构件少、轻便可移动等优点,适用于储物间、展示柜、藏书柜、储药间等小空间内除湿。该除湿装置的研发对推动小型半导体除湿机的发展具有积极的促进作用。首先,对半导体制冷技术的运行工况与冷却除湿技术的影响因素进行了研究。在半导体制冷原理的基础上,对半导体运行的一般工况、最优工况、最大制冷系数工况及最大制冷量工况等四个工况进行了研究;在冷却除湿原理的基础上,对影响除湿效率的几种因素进行了分析。其次,对半导体除湿装置的制冷系统进行理论计算及初步设计。主要包含以下内容:空间热负荷的计算;制冷片种类和个数,及连接方式的确定;冷端翅片的设计;热端散热方式的选定。在设计冷端翅片时,将波纹式翅片替代传统平直翅片创新地引入半导体除湿机冷凝端,加大了对空气的扰动,有效提高了空气与翅片间的传热效率。然后,搭建半导体除湿系统实验台,进行除湿机最佳工作电流值的实验研究。将实验测得六种工况下的24组数据进行分析,绘制成制冷片冷、热端温度与箱内湿度随时间的变化曲线,以及除湿能力与单位输入功率除湿量随输入电流值的变化曲线,从而确定了半导体除湿机的最佳运行电流值。之后,为更好地提高除湿效率,本文首次提出在半导体除湿机上增设一种套管式换热器的改进设计方案,并完成传热计算;相应改进除湿实验台,并进行改进后除湿机的最佳电流实验,确定改进后除湿机的最佳运行电流值。将改进前后除湿机最佳电流实验的48组实验数据进行对比分析,结果表明:改进后除湿机的除湿效率得到显著提升。最后,为进一步探究六种不同环境相对湿度值对除湿效率的影响,进行了改进后半导体除湿机的性能实验研究。将测得的6组箱内湿度随时间变化的数据、12组除湿能力与单位输入功率除湿量随环境相对湿度变化的数据绘制成曲线图后分析,提出了除湿效率随相对湿度变化的规律,以及改进后半导体除湿机的环境湿度适用范围,对今后半导体除湿机除湿效率的研究有着重要的借鉴意义。

关键词：

除湿机;半导体制冷;套管式换热器;冷端翅片;除湿效率;

专辑：
工程科技Ⅱ辑
专题：
电力工业

随着我国经济的迅速发展,人们在生产生活中对环境湿度有着越来越高的要求,除湿技术便显得至关重要。在诸多除湿技术中,冷却除湿技术的应用最为广泛,被用于机械、医药、农业等各种需要除湿的场所,但传统的冷却除湿机采用的制冷剂对环境造成了很大的损害,这与“绿色发展”理念背道而驰。半导体制冷技术以其无制冷剂对环境友好、运行平稳无噪音等优点,在农业、医疗、军事等诸多领域迅速发展。本文设计并研制出一种半导体除湿装置,此装置具有无污染、无噪音、构件少、轻便可移动等优点,适用于储物间、展示柜、藏书柜、储药间等小空间内除湿。该除湿装置的研发对推动小型半导体除湿机的发展具有积极的促进作用。首先,对半导体制冷技术的运行工况与冷却除湿技术的影响因素进行了研究。在半导体制冷原理的基础上,对半导体运行的一般工况、最优工况、最大制冷系数工况及最大制冷量工况等四个工况进行了研究;在冷却除湿原理的基础上,对影响除湿效率的几种因素进行了分析。其次,对半导体除湿装置的制冷系统进行理论计算及初步设计。主要包含以下内容:空间热负荷的计算;制冷片种类和个数,及连接方式的确定;冷端翅片的设计;热端散热方式的选定。在设计冷端翅片时,将波纹式翅片替代传统平直翅片创新地引入半导体除湿机冷凝端,加大了对空气的扰动,有效提高了空气与翅片间的传热效率。然后,搭建半导体除湿系统实验台,进行除湿机最佳工作电流值的实验研究。将实验测得六种工况下的24组数据进行分析,绘制成制冷片冷、热端温度与箱内湿度随时间的变化曲线,以及除湿能力与单位输入功率除湿量随输入电流值的变化曲线,从而确定了半导体除湿机的最佳运行电流值。之后,为更好地提高除湿效率,本文首次提出在半导体除湿机上增设一种套管式换热器的改进设计方案,并完成传热计算;相应改进除湿实验台,并进行改进后除湿机的最佳电流实验,确定改进后除湿机的最佳运行电流值。将改进前后除湿机最佳电流实验的48组实验数据进行对比分析,结果表明:改进后除湿机的除湿效率得到显著提升。最后,为进一步探究六种不同环境相对湿度值对除湿效率的影响,进行了改进后半导体除湿机的性能实验研究。将测得的6组箱内湿度随时间变化的数据、12组除湿能力与单位输入功率除湿量随环境相对湿度变化的数据绘制成曲线图后分析,提出了除湿效率随相对湿度变化的规律,以及改进后半导体除湿机的环境湿度适用范围,对今后半导体除湿机除湿效率的研究有着重要的借鉴意义。

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