摘要：以逆卡诺循环的输出率密度(对循环最大比容平均的循环输出率),即卡诺制冷机的制冷率密度和卡诺热泵的供热率密度作为热力性能目标,分别对内可逆卡诺制冷机和热泵进行分析与优化,导出了最佳换热器面积分配的关系式,计算分析了热源温比对输出率密度与性能系数关系的影响。所得结果不同于以制冷率和供热率为目标的优化结果,对装置设计具有一定理论上的指导意义。

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：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%。