高級(jí)制冷技師職稱論文格式(2)
高級(jí)制冷技師職稱論文格式
高級(jí)制冷技師職稱論文篇二
全自動(dòng)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(xiàng)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(duì)影響其制冷性能的幾個(gè)問題進(jìn)行分析和實(shí)驗(yàn)研究。
【關(guān)鍵詞】 太陽能 半導(dǎo)體 制冷儀
隨著社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓阶⒅厣钇焚|(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(yùn)用。由于廣泛應(yīng)用的氟利昂制冷工質(zhì)對(duì)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(dòng)半導(dǎo)體制冷裝置，實(shí)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(dòng)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(gè)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(chǔ)存起來，還可以直接對(duì)負(fù)載進(jìn)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(jià)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(jìn)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(duì)蓄電池的充電以及對(duì)負(fù)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(gè)系統(tǒng)達(dá)到最佳配置。當(dāng)蓄電池充滿或是負(fù)載過重時(shí)，控制器自動(dòng)跳電，起到過電保護(hù)的作用。太陽能控制器目前常見的有12V、24V、220V這幾個(gè)標(biāo)稱電壓等級(jí)。
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(jìn)行系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)中可以選擇不同電壓等級(jí)的蓄電池，通常為DC12V和DC24V，其作用是在有光照時(shí)將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲(chǔ)存起來，到需要的時(shí)候再取出，給負(fù)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(duì)其進(jìn)行有效控制。太陽的光照時(shí)間和強(qiáng)度都是不定的，所以如果單純用太陽能進(jìn)行供電，當(dāng)雨季來臨時(shí)，負(fù)載會(huì)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(jìn)行主供電時(shí)，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(duì)蓄電池進(jìn)行充電或是直接給系統(tǒng)供電，從而達(dá)到既節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境，又能提高系統(tǒng)運(yùn)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(duì)材料的要求比較高，要同時(shí)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(dòng)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(duì)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(duì)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(jī)，有效解決由于泵振動(dòng)帶來的噪聲影響。
因?yàn)檫@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(gè)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(gè)P型半導(dǎo)體元件與一個(gè)N型半導(dǎo)體元件結(jié)合，組成熱電偶對(duì)，熱電偶對(duì)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(fù)。當(dāng)電子從P型端穿過PN結(jié)點(diǎn)到達(dá)N型端時(shí)，電子能量，并且增加的能量等于PN結(jié)點(diǎn)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(shí)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(shí)溫度則上升，并且放熱，形成熱端。
把若干對(duì)半導(dǎo)體熱電偶對(duì)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(gè)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(dá)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(jìn)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(duì)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(jìn)一步反映出來，更能為其實(shí)際應(yīng)用提供很好的依據(jù);
(2)由于人體對(duì)環(huán)境感知不如儀表測量明顯，所以筆者建議可以在實(shí)驗(yàn)電路中串聯(lián)一個(gè)靈敏電表，實(shí)時(shí)反映太陽能輻射強(qiáng)度變化時(shí)，通過監(jiān)控參數(shù)變化、用計(jì)算機(jī)模擬生成的辦法，進(jìn)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(shí)，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(yùn)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(huì)像電子計(jì)算機(jī)一樣，能走進(jìn)千家萬戶，走進(jìn)大眾生活，成為人民日?；顒?dòng)中不可缺少的一部分。
參考文獻(xiàn)：
[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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