热电制冷的发展与应用_王炯.pdf

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1、总567期第7期河南科技Vol.567，No.72015年7月JournalofHenanScienceandTechnologyJul，2015·机械设计与制造·热电制冷的发展与应用王炯王普超雒福生（河南工业大学机电工程学院，河南郑州450007）摘要：热电制冷是一种新型、环保、无污染的制冷技术，工作原理是基于帕尔贴原理。本文归纳了改善热电制冷性能的方法和热电制冷器的相关应用。从热电材料、热电制冷器的结构、影响因素以及热电制冷器的散热四个方面来对这些研究进行整理归纳，为热电制冷器进一步的发展研究提供了一些参考。关键词：热电制冷；材料；

2、优值系数；帕尔贴效应中图分类号：TB61+9.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2015）07-0047-3TheDevelopmentandApplicationofThermoelectricRefrigerationWangJiongWangPuchaoLuoFusheng（SchoolofMechanicalandElectricEngineering,HenanUniversityofTechnology,ZhengzhouHenan450007）Abstract：Thermoelectricrefrigerati

3、onisanewkindofrefrigerationtechnologywithenvironmentalprotectionandnopollution,itsworkingprincipleisbasedonPeltiereffect.Thispapersummarizesthewaysofimprovingtheperfor⁃manceofthethermoelectricrefrigerationandtherelatedapplicationofthermoelectricrefrigerationunit.Thosestu

4、diesarediscussedandsummarizedfromthefollowingfouraspects:thermoelectricmaterials,structure,affectingfactorsandcoolingefficiency,whichmayprovidesomereferenceforthefutherdevelopmentofthermoelectricrefrigeratingunit.Keywords：thermoelectricrefrigeration;material;figureofmeri

5、t;Peltiereffect热电制冷又称作半导体制冷，其基本工作原理是基于制冷迅速、工作可靠、维护方便、并且根据电流流动的方帕尔贴原理。法国著名物理学家帕尔贴在19世纪30年代向具有现制冷、加热的双重功效等优点，但是到目前为止发现了帕尔贴效应：当有电流通过由两种不同导体构成的其制冷效率还比较低。对热电制冷器制冷性能产生影响电路时，除了产生不可逆的焦耳热，还会在不同导体的接的关键因素有热电材料、制冷器的结构及影响因素和冷触位置随着电流流动方向的不同分别产生吸热、放热现热两端的散热。象。热电制冷器与传统的压缩制冷器相比，具有不污染环1.1

6、热电材料境、尺寸小、重量轻、制冷迅速、工作可靠、控制精度高、维表1材料的ZT值护方便，并且根据电流流动的方向具有制冷、加热的双重材料ZT值温度功效等优点。通过与热电偶并联、串联的方式组合成的制La0.9Fe3CoSb12［8］0.9750k冷系统，可以满足大到上万瓦、小到几毫瓦的不同制冷功Zn4Sb［39］1.3670k［1］PbSe率范围的制冷需求。由于热电制冷器具有这样独特的优0.98Te0.02/PbTe［6］1.6300k点，在生物工程、医疗卫生、工业、国防军事、科学研究、电AgPbmSbTe2+m［10］2.2800kBi2T

7、e/Sb2Te［33］2.4300K子技术、日常生活等领域具有非常广泛的应用。2热电制冷器的关键性参数是优值系数Z（Z=Sσ/λ，其1热电制冷技术的研究中S为热电材料的Seebeck系数，σ为热电材料的电导率，热电制冷器虽然具有不污染环境、尺寸小、重量轻、λ为热电材料的热导率），其决定了制冷元器件可以实现收稿日期：2015-6-25通讯作者：王炯（1990-），男，硕士研究生，研究方向：机械制造及自动化、微/纳热电转换系统理论及应用。·48·热电制冷的发展与应用第7期的最大温差。因为在不同的环境温度下材料的优值系数冷器单对热电臂结构图。

8、在直流电流通过N型或P型热是不相同的，所以一般用一个无量纲因子ZT来描述热电电臂的时候，便在和热电材料相接触的底部金属电桥的材料性能的好坏。一定要使用优值系数高的热电材料才界面上发生帕尔贴制冷效应。绝缘基底