半导体冰箱冷热端散热条件实验研究

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1、万方数据第26卷增刊2005年6月工程热物理学报JOURNALOFENGINEERINGTHERMOPHYSICS、厂01．26，SupplJun．．2005半导体冰箱冷热端散热条件实验研究代彦军戴维涵王如竹(上海交通大学制冷与低温工程研究所，上海200030)摘要半导体制冷器件是一种高热流密度元件，在红外测量、低温超导、生物医学、空间技术等领域有重要的应用，还可开发成专用制冷装置，适用于野外施工、勘探、考古以及郊游等户外活动食品饮料的保鲜，也可用于食品、饮料及医用疫苗等的冷藏。在给定工况下，通过改善半导体器件的冷热端散热条件，可使系统制冷量和制冷性能系数大幅提高。本文设计了

2、实验装置，特别设计了8种实验工况对采用强迫对流换热和热端采用热管换热器散热的实际半导体制冷装置进行了实验分析，提出了改善半导体制冷元件散热条件的具体措施。关键词：热电制冷；热管；冷热端中图分类号：TKl24文献标识码：A文章编号：0253—231x(2005)suppl．-0221_04EXPERIMEN7IALINVESTIGAfrIoNoNCoNDITIoNSofHEA，TEXCHANGINGFoRBoTHHoTANDCoLDSIDESINATHERMoELECTRICREFRIGERAToRDAIYan_JunDAIWbi-HanWANGRu—Zhu(Insmute0f

3、Re矗Igeratjonand(jryogenjcs，ShanghajJjaoT0ngUnjVersjty，鼬a力曲aj200030∞jna)AbstractThermoelectriccoolingmoduleisacomponentthatmayefFecthighenergy丑ux．‘rodate，ithasbeenwidelyusedinmaIlyfields，suchasinfraredmeasurement，cryogenics，superconduct，biomedicine，spacetechnology’etc．Also，suchmodulecanbedev

4、elopedintoathermoelectricrefrig—erator，whichisgreatlyneededinremoteandrural盯eas，especiallyforpeopleworkingoutside，forexample，mineralprospectingandroadconstructingetc，forthepurposesofc01dstoragefor、阻ccineandfood．Undergivenconditions，byimproviIlgtheconditionsofheatexchangingforbothhotandcolds

5、ides，thecoolingcapacityaJldtheCOPofthethermoelectricrefrigeratorcanbejncreasedtoagreatextent．Inthispaper，atestr培isconstructed，and8testshaⅣebeenorganizedtoiIⅣestigatethepracticaleⅡ．ectoff6rcedconVectionheatexchan百ngandheatpipeheatexchangerinbothhotandcoldsides．ThedetailedrulestoimproIvetheco

6、nditionsofheatexchangingfbrathermoelectricref．rigeratorhaVebeenconcludedintheend．Key聊．0rdsthermoelectricc001ing；heatpipe；hotandcoldsides1引言半导体制冷器件在冷端吸收热量，产生制冷效果，同时在热端排出大量热量，是一种高热流密度器件【1

7、。半导体制冷器件有传统机械式制冷无法比拟的优点，如结构简单、工作环境要求低、尺寸小、重量轻、工作中无噪声、制冷速度快、使用寿命长且易于维护等。半导体制冷技术在红外测量、低温超导、生物医学、空间技术等领域有重要的

8、应用。还可开发成专用制冷装置，适用于野外施工、勘探、考古以及郊游等户外活动食品饮料的保鲜，也可用于食品、饮料及医用疫苗等的冷藏【2~剖。在一定的电流工况下，减小制冷元件冷热端的温差不仅可以提高制冷量，还可以大幅提制冷系数。在现有的半导体制冷元件的条件下，通过改善散热效果来减小温差，是提高半导体制冷性能的有效手段。通常半导体制冷器的散热方式有以下几种：(1)空气自然对流散收稿日期：2005．03．11；修订日期：2005．05—11基金项目：国家自然科学基金资助项目(No．50376079)作者简介：代彦