第八节其他冷却方法

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1、第八节电子设备的其他冷却方法半导体制冷半导体制冷又叫温差电制冷或热电制冷，是建立在珀尔帖等温差电效应基础上的一种冷却方法。珀尔帖效应：当任何两种不同的导体组成一电偶对，并通以直流电时，在电偶的相应接头处会发生吸热和放热现象。放热或吸热大小由电流的大小来决定。电荷载体在导体中形成电流，电荷载体在不同的材料中处于不同的能级，当它从低能级向高能级运动时，便从外界吸收能量；相反，从高能级向低能级时，便释放出多余的热量。能量在两材料的交界面处以热的形式吸收或放出。半导体制冷的工作原理当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电

2、流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端；由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。吸热和放热的大小通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。半导体制冷的特点1）无机械转动部分，因而无噪声、无振动、维修方便、可靠性高；2）不需要制冷剂；3）制冷量和冷却速度可通过改变电流的大小而随意调节，而且改变电流的方向还可作为加热源，因此很容易实现自动调节，所以适用于作恒温器。4）体积小、重量轻，制冷量可任意选择，特别适用于各种小型化器件和仪表的冷却。半导体制冷的应用1）军事方面：导弹、雷达、潜艇等方面的红外线探

3、测、导行系统。2）医疗方面；冷力、冷合、白内障摘除片、血液分析仪等。3）实验室装置方面：冷箱、冷槽、电子低温测试装置、各种恒温、高低温实验仪。4）专用装置方面：石油产品低温测试仪、生化产品低温测试仪、细菌培养箱、恒温显影槽。5）日常生活方面：空调、冷热两用箱、饮水机、电脑等。半导体制冷使用的注意事项1）注意热端的散热半导体制冷的热面温度不应超过60℃，否则就有损坏的可能。若在额定的工作电压下，一般的散热风扇根本无法为制冷片提供足够的散热能力，容易造成制冷片过热损坏。不要在无散热器的情况下为致冷器长时间通电，否则会造成致冷器内部过热而烧毁。２）结露问题

4、当半导体制冷片陶瓷表面的温度降至一定程度时，就很可能会产生结露现象。在机箱中结露的情况是绝对不允许发生的。比较保险的方法是让半导体制冷器的冷面工作在20℃左右为宜，可以通过调整制冷片电压或散热片风扇转速来调节。３）电源功率问题制冷片的功耗可高达60W，这样大的负载无疑有可能会让质量不好的电源发生问题。尤其要注意电源中的电流大小。所以安全可靠的电源十分必要，也可以用外接稳压电源。４）注意机箱的散热制冷片在降低器件温度的同时，其热端的发热也相当大，可能导致机箱内温度升高，影响其他部件的工作。所以要注意机箱的散热，不妨在机箱内适当位置再加一个散热风扇。热管

5、热管就是利用蒸发制冷，使得热管两端温度差很大，使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部被抽成负压状态，充入适当的液体，这种液体沸点低，容易挥发。管壁有吸液芯，其由毛细多孔材料构成。热管一段为蒸发端，另外一段为冷凝端。热管的工作过程典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封。管的一端为蒸发段（加热段），另一端为冷凝段（冷却段），根据应用需要在两段中间可布置绝热段。当热管的一端受热时毛细芯中的液体蒸发汽化，蒸汽在微小的压差下流向另一端放出热量凝结成液体，液

6、体再沿多孔材料依靠毛细作用流回蒸发段。如此循环不己，热量由热管的一端传至另一端。1）热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到液—汽分界面；2）液体在蒸发段内的液—汽分界面上蒸发；3）蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段；4）蒸汽在冷凝段内的汽—液分界面上凝结：5）热量从汽－液分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源；6）在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。液体冷凝的过程会采用到毛细原理，因此毛细结构是一根合格热管产品的核心。主要作用：一是提供冷凝端液体回流蒸发端的通道；二是提供内壁与液体/蒸气进行热传导的通道；三是提供液气产生毛细

7、压力所必须的孔隙。毛细结构分为四种：丝网、沟槽、粉末烧结与纤维四种。热管的基本特性（1）很高的导热性热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。但高导热性也是相对而言的，热管的传热能力受到各种因素的限制，存在着一些传热极限，热管的轴向导热性很强，径向并无太大的改善（径向热管除外）。（2）优良的等温性热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。（3）热流密度可变性热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，即以较小的加热面积输入热量

8、，而以较大的冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量。（4）热流方向