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微型半導體冷卻除濕機的設計及性能研究

來源：湖南聚信發布時間：2021-11-23 ?點擊量：

本文設計并研制出一種半導體除濕裝置,此裝置具有無污染、無噪音、構件少、輕便可移動等優點,適用于儲物間、展示柜、藏書柜、儲藥間等小空間內除濕。該除濕裝置的研發對推動小型半導體除濕機的發展具有積極的促進作用。首先,對半導體制冷技術的運行工況與冷卻除濕技術的影響因素進行了研究。在半導體制冷原理的基礎上,對半導體運行的一般工況、最優工況、最大制冷系數工況及最大制冷量工況等四個工況進行了研究;在冷卻除濕原理的基礎上,對影響除濕效率的幾種因素進行了分析。其次,對半導體除濕裝置的制冷系統進行理論計算及初步設計。主要包含以下內容:空間熱負荷的計算;制冷片種類和個數,及連接方式的確定;冷端翅片的設計;熱端散熱方式的選定。在設計冷端翅片時,將波紋式翅片替代傳統平直翅片創新地引入半導體除濕機冷凝端,加大了對空氣的擾動,有效提高了空氣與翅片間的傳熱效率。然后,搭建半導體除濕系統實驗臺,進行除濕機最佳工作電流值的實驗研究。將實驗測得六種工況下的24組數據進行分析,繪制成制冷片冷、熱端溫度與箱內濕度隨時間的變化曲線,以及除濕能力與單位輸入功率除濕量隨輸入電流值的變化曲線,從而確定了半導體除濕機的最佳運行電流值。之后,為更好地提高除濕效率,本文首次提出在半導體除濕機上增設一種套管式換熱器的改進設計方案,并完成傳熱計算;相應改進除濕實驗臺,并進行改進后除濕機的最佳電流實驗,確定改進后除濕機的最佳運行電流值。將改進前后除濕機最佳電流實驗的48組實驗數據進行對比分析,結果表明:改進后除濕機的除濕效率得到顯著提升。最后,為進一步探究六種不同環境相對濕度值對除濕效率的影響,進行了改進后半導體除濕機的性能實驗研究。將測得的6組箱內濕度隨時間變化的數據、12組除濕能力與單位輸入功率除濕量隨環境相對濕度變化的數據繪制成曲線圖后分析,提出了除濕效率隨相對濕度變化的規律,以及改進后半導體除濕機的環境濕度適用范圍,對今后半導體除濕機除濕效率的研究有著重要的借鑒意義。

關鍵詞：

除濕機;半導體制冷;套管式換熱器;冷端翅片;除濕效率;

專輯：
工程科技Ⅱ輯
專題：
電力工業

隨著我國經濟的迅速發展,人們在生產生活中對環境濕度有著越來越高的要求,除濕技術便顯得至關重要。在諸多除濕技術中,冷卻除濕技術的應用最為廣泛,被用于機械、醫藥、農業等各種需要除濕的場所,但傳統的冷卻除濕機采用的制冷劑對環境造成了很大的損害,這與“綠色發展”理念背道而馳。半導體制冷技術以其無制冷劑對環境友好、運行平穩無噪音等優點,在農業、醫療、軍事等諸多領域迅速發展。本文設計并研制出一種半導體除濕裝置,此裝置具有無污染、無噪音、構件少、輕便可移動等優點,適用于儲物間、展示柜、藏書柜、儲藥間等小空間內除濕。該除濕裝置的研發對推動小型半導體除濕機的發展具有積極的促進作用。首先,對半導體制冷技術的運行工況與冷卻除濕技術的影響因素進行了研究。在半導體制冷原理的基礎上,對半導體運行的一般工況、最優工況、最大制冷系數工況及最大制冷量工況等四個工況進行了研究;在冷卻除濕原理的基礎上,對影響除濕效率的幾種因素進行了分析。其次,對半導體除濕裝置的制冷系統進行理論計算及初步設計。主要包含以下內容:空間熱負荷的計算;制冷片種類和個數,及連接方式的確定;冷端翅片的設計;熱端散熱方式的選定。在設計冷端翅片時,將波紋式翅片替代傳統平直翅片創新地引入半導體除濕機冷凝端,加大了對空氣的擾動,有效提高了空氣與翅片間的傳熱效率。然后,搭建半導體除濕系統實驗臺,進行除濕機最佳工作電流值的實驗研究。將實驗測得六種工況下的24組數據進行分析,繪制成制冷片冷、熱端溫度與箱內濕度隨時間的變化曲線,以及除濕能力與單位輸入功率除濕量隨輸入電流值的變化曲線,從而確定了半導體除濕機的最佳運行電流值。之后,為更好地提高除濕效率,本文首次提出在半導體除濕機上增設一種套管式換熱器的改進設計方案,并完成傳熱計算;相應改進除濕實驗臺,并進行改進后除濕機的最佳電流實驗,確定改進后除濕機的最佳運行電流值。將改進前后除濕機最佳電流實驗的48組實驗數據進行對比分析,結果表明:改進后除濕機的除濕效率得到顯著提升。最后,為進一步探究六種不同環境相對濕度值對除濕效率的影響,進行了改進后半導體除濕機的性能實驗研究。將測得的6組箱內濕度隨時間變化的數據、12組除濕能力與單位輸入功率除濕量隨環境相對濕度變化的數據繪制成曲線圖后分析,提出了除濕效率隨相對濕度變化的規律,以及改進后半導體除濕機的環境濕度適用范圍,對今后半導體除濕機除濕效率的研究有著重要的借鑒意義。

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