摘要：基于有限时间热力学理论,设计了一种冷却空气的通道结构,建立了基于热管散热的变温热源热电制冷器有限时间热力学模型.通过数值模拟方法对装置冷、热端热阻进行了分析,得到了沿管道流动方向制冷模块冷、热端温度和冷空气温度的变化规律;以制冷率密度和制冷系数为性能指标,分析了输入电流、入口温度、空气流速等关键运行参数和模块填充系数、热电单元长度、管道宽度和吸液芯厚度等设计参数对装置性能的影响,并讨论了空气间隙热漏影响.结果表明:入口温度为290 K时,0.2 m宽的管道管内冷空气温度每米流程下降约14 K;与同工况下不考虑空气间隙热漏情形相比,考虑空气间隙热漏时最大制冷率密度和最大制冷系数分别为0.48 W/cm^(2)和1.11,分别降低了4.00%和5.13%.

摘要：热管具有导热性能高、轻便化、小型化的优点。建立了基于热管散热的热电制冷器有限时间热力学模型,给出了冷、热端热阻的具体计算方法。为了反映热电模块单位面积下的制冷能力,采用制冷率密度分析方法和折算面积热阻法,用数值算例分析了关键运行参数和设计参数的影响。为了比较不同工况下的制冷性能,首次引入热力学完善度性能指标,对热电制冷器的制冷性能进行了综合分析。给出了制冷器运行的最佳电流工作区间以及制冷温差范围,分析了制冷模块填充系数、制冷温差、热管参数(蒸发段长度和管壁厚度)对制冷器制冷率密度、制冷系数和热力学完善度的影响,并与风冷散热方式进行了比较,所得结果可为基于热管散热的制冷器设计和运行提供理论指导。

摘要：利用热管具有高效的导热能力,而半导体制冷具有无噪音、环保、制冷迅速等独特的优点,提出了一种基于热管散热的半导体热电冷水机结构。基于有限时间热力学理论,考虑包括汤姆逊效应在内的各种内部效应,建立了详细的计算模型。分析了关键运行参数和设计参数对装置最优电流和最优性能的影响,并给出了协调最大制冷率和最大制冷系数的最优参数区间。优化结果表明:当温差为20K、电流为2.5A时,最大制冷率和最大制冷系数分别可达29.49W和1.47,相比于优化前,分别提升了55.3%和47.0%。

摘要：本文设计了一种热端基于热管散热的热电冷却通道结构,基于有限时间热力学理论,导出了热电制冷模块热端、冷端和管内冷源温度与管道长度关系的微分方程,得到了沿程温度变化规律。以制冷率密度和制冷系数为性能指标,通过数值模拟的方法,分析了输入电流、热源参数、热电模块参数、热管换热器参数等关键运行参数和设计参数对装置制冷性能的影响,并讨论了汤姆逊热对装置制冷性能的影响。结果表明:对于宽度为80 mm的管道,管内冷媒水流速为0.8 m·s^(-1),每米流程冷媒水温度下降0.24℃左右。考虑汤姆逊热时装置最大制冷率密度和最大制冷系数分别可达1.82 W·cm^(-2)和5.43,分别提升了13.75%和20.40%。