高級制冷技師職稱論文格式(2)
高級制冷技師職稱論文格式
高級制冷技師職稱論文篇二
全自動太陽能半導(dǎo)體制冷儀制冷研究
【摘 要】 太陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)是在半導(dǎo)體制冷技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新型制冷技術(shù)，其理論基礎(chǔ)是熱電制冷原理。由于其無需制冷劑，無噪音，無污染等優(yōu)勢，加上常規(guī)能源短缺和太陽能源的開發(fā)利用優(yōu)勢，使得太陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)受到越來越多的相關(guān)學(xué)者關(guān)注，并取得很大程度的突破。本文從提高太陽能半導(dǎo)體制冷儀制冷效率的目的出發(fā)，針對影響其制冷性能的幾個問題進行分析和實驗研究。
【關(guān)鍵詞】 太陽能 半導(dǎo)體 制冷儀
隨著社會發(fā)展和經(jīng)濟的發(fā)展，人們越來越注重生活品質(zhì)，空調(diào)作為近代工業(yè)上發(fā)展起來，現(xiàn)如今無論是民用還是工業(yè)上都有廣泛運用。由于廣泛應(yīng)用的氟利昂制冷工質(zhì)對臭氧層有極大的破壞作用，尋求氟利昂的替代工質(zhì)是大勢所趨。太陽能半導(dǎo)體制冷是利用太陽能電池產(chǎn)生的電能來驅(qū)動半導(dǎo)體制冷裝置，實現(xiàn)熱能傳遞的特殊制冷方式，其工作原理主要是光伏效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)。本小組希望制作小型的、環(huán)保全自動太陽能半導(dǎo)體制冷儀，為環(huán)保型制冷儀的制作拓寬思路。
1 太陽能供電系統(tǒng)
利用太陽能原理發(fā)電的系統(tǒng)主要由太陽能電池組、太陽能控制器、蓄電池三部分組成。太陽能電池輸出為直流電，如需將其給家用電器供電，還需要配置逆變器，將輸出電壓轉(zhuǎn)為為220V常用交流電。
太陽能電池板：太陽能電池板是整個發(fā)電系統(tǒng)中的與太陽能接觸最為緊密的部分，也是發(fā)電系統(tǒng)中最為核心的部分，既能將太陽的熱輻射轉(zhuǎn)化為電能，也能將吸收的太陽能輸送至蓄電池中儲存起來，還可以直接對負載進行供電使其工作。太陽能發(fā)電系統(tǒng)整體水平的高低很大程度上就由這塊電池板決定。市面上太陽能電池板的售價根據(jù)功率的大小有幾十到幾百不等的規(guī)格，用戶可以根據(jù)自己的需要進行選擇。
太陽能控制器：太陽能控制器最主要的功能就是控制電路對蓄電池的充電以及對負載的供電，依據(jù)太陽能電池板電能的輸出大小，合理有效地調(diào)整電路的開關(guān)狀態(tài)，使整個系統(tǒng)達到最佳配置。當(dāng)蓄電池充滿或是負載過重時，控制器自動跳電，起到過電保護的作用。太陽能控制器目前常見的有12V、24V、220V這幾個標(biāo)稱電壓等級。
蓄電池：常用為鉛酸電池，也可用鎳氫電池或鋰電池。用戶在進行系統(tǒng)模擬實驗中可以選擇不同電壓等級的蓄電池，通常為DC12V和DC24V，其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再取出，給負載供電。
由于在自然界中，太陽不同于煤炭等資源，人們一般難以對其進行有效控制。太陽的光照時間和強度都是不定的，所以如果單純用太陽能進行供電，當(dāng)雨季來臨時，負載會因電源電能耗盡無法工作而成為一堆廢鐵。為此，作者建議在選擇利用太陽能作為系統(tǒng)電源進行主供電時，不妨選擇電能等可控能源作為輔助電源，在無日照的情況下，仍可對蓄電池進行充電或是直接給系統(tǒng)供電，從而達到既節(jié)約能源、保護環(huán)境，又能提高系統(tǒng)運行效率、降低系統(tǒng)的成本。
2 太陽能制冷儀制冷片構(gòu)造說明
隨著半導(dǎo)體材料的發(fā)展，1960年出現(xiàn)了半導(dǎo)體制冷器，它是由半導(dǎo)體所構(gòu)成的一種冷卻裝置。半導(dǎo)體制冷器對材料的要求比較高，要同時具備N型和P型兩種半導(dǎo)體特性，還要根據(jù)需要摻入雜質(zhì)來改變半導(dǎo)體的溫差電動勢率、導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率，從而使這種特殊半導(dǎo)體能作為制冷的材料。[1]我們現(xiàn)在在中國可以見到的半導(dǎo)體常用材料是以碲化鉍為基體的三元固溶體合金。在碲化鉍中混合不純物之后經(jīng)過一系列的特殊處理制成N型或P型半導(dǎo)體溫度差原件，其中Bi2Te3―Sb2Te3的是P型，Bi2Te3―Bi2Se3的是N型。下圖1是半導(dǎo)體制冷器的簡單示意圖。
半導(dǎo)體制冷器中有許許多多的P型和N型顆粒，它們之間相互緊密排列，并且與普通的導(dǎo)體，比如銅、鋁等金屬導(dǎo)體相連接，形成通路，接著在外面夾上兩片陶瓷片，將其包裹起來，對陶瓷片也有一定的要求，首先是絕緣性好，其次是導(dǎo)熱性好。
另外，半導(dǎo)體制冷元件具有其他材料制成的制冷片所不具有的一些優(yōu)勢：(1)環(huán)保無污染，不破壞生態(tài)，不產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)。(2)半導(dǎo)體制冷器件功率低，量小質(zhì)輕，適合人們對微型化的需求。(3)不受失重、超重影響。(4)只要交換電源接向，就能切換制冷與制熱模式。(5)無壓縮機，有效解決由于泵振動帶來的噪聲影響。
因為這些優(yōu)勢，半導(dǎo)體制冷技術(shù)在低溫生物學(xué)、超導(dǎo)技術(shù)、低溫外科學(xué)、低溫電子學(xué)、通訊技術(shù)、紅外技術(shù)、激光技術(shù)、以及空間技術(shù)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。[2]
3 太陽能制冷儀工作原理
在熱電效應(yīng)的基礎(chǔ)上形成的半導(dǎo)體制冷技術(shù)被稱為熱電制冷，也叫做溫差制冷。目前，市場上有許多種制冷的方法，常見的有：液化氣體制冷、氣體膨脹制冷、渦流管制冷和熱電制冷這四種。熱電效應(yīng)的理論基礎(chǔ)是固體的熱電效應(yīng)，包括塞貝克效應(yīng)，帕爾貼效應(yīng)，湯姆遜效應(yīng)，焦耳效應(yīng)以及傅里葉效應(yīng)五個效應(yīng)。其中前三種效應(yīng)是電和能的相互轉(zhuǎn)化，且可逆，后兩種效應(yīng)是熱的不可逆效應(yīng)。
一個P型半導(dǎo)體元件與一個N型半導(dǎo)體元件結(jié)合，組成熱電偶對，熱電偶對是半導(dǎo)體制冷器的基本器件。P型材料缺少電子，電勢為正;N型材料富余電子，電勢為負。當(dāng)電子從P型端穿過PN結(jié)點到達N型端時，電子能量，并且增加的能量等于PN結(jié)點消耗的能量。
將熱電偶連接成閉合回路，接上直流電源通電后，上面接頭的電流方向是N-P，此時溫度降低，并且吸熱，形成冷端，而下面接頭的電流方向是P-N，此時溫度則上升，并且放熱，形成熱端。
把若干對半導(dǎo)體熱電偶對在電路上串聯(lián)起來，而在傳熱方面則是并聯(lián)的，這就構(gòu)成了一個常見的制冷熱電堆。接上直流電源后，通過借助各種傳熱器件，就能使熱電堆的熱端不斷散熱，并保持一定的溫度，再把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱，從而產(chǎn)生低溫，達到制冷。這就是熱電制冷的工作原理。[3]
4 太陽能制冷儀應(yīng)用面臨的問題
在我們研究太陽能半導(dǎo)體制冷儀的過程中，為了進一步了解太陽能半導(dǎo)體制冷箱的性能方面的影響，還遇到了一些問題，例如：
(1)由于非穩(wěn)態(tài)的太陽能半導(dǎo)體制冷儀，在不同的光照和環(huán)境溫度條件下，工作效率不同。所以如果能夠研究在不同條件下，這兩者以及其他因素對制冷箱制冷性能的影響，能將太陽能半導(dǎo)體制冷儀制冷情況更進一步反映出來，更能為其實際應(yīng)用提供很好的依據(jù);
(2)由于人體對環(huán)境感知不如儀表測量明顯，所以筆者建議可以在實驗電路中串聯(lián)一個靈敏電表，實時反映太陽能輻射強度變化時，通過監(jiān)控參數(shù)變化、用計算機模擬生成的辦法，進一步弄清制冷箱的制冷情況;
(3)根據(jù)數(shù)字電子控置理論方面的知識，為太陽能半導(dǎo)體制冷儀提供可靠高效的數(shù)控裝置，確保太陽能半導(dǎo)體制冷裝置的高效率運行。
筆者相信隨著科技的發(fā)展，太陽能半導(dǎo)體制冷儀這一新型產(chǎn)品，必然會像電子計算機一樣，能走進千家萬戶，走進大眾生活，成為人民日?；顒又胁豢扇鄙俚囊徊糠?。
參考文獻：
[1]唐春暉.半導(dǎo)體制冷――21世紀(jì)的綠色“冷源”[J].半導(dǎo)體技術(shù)，2005，30(5)：32～34.
[2]YAO J C Semiconductor refrigeration and its application[J].Electronic Engineer，1998，1：46～48(in Chinese)
[3]WANG S J Development of small refrigerator uses the semiconductor refrigeration piece[J].Experimental Science And Technology，2005，10：173～174(in Chinese).
[4]ZHANG H、WANG M H、WU H、LI J X Discussion on the solar semiconductor refrigeration system[J].Energy Research And Utilization，2008，5：26～28(in Chinese).
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