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半导体制冷加风机搅拌的惯导平台温控系统设计与实现

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中国惯性技术学报 2015年第1期23卷 35-37 48页

作者：刘昱王昆杨盛林吴春蕾吴国强天津航海仪器研究所天津300131

为提高惯导设备的环境温度适应性,提出了一种基于半导体制冷技术的惯导平台温控设计方法,给出了温控系统的结构形式,采用了粗级与精级两级温控措施和加搅拌风机的方法,建立了等效模型并基于有限元分析方法进行了热流场仿真分析,最后温... 详细信息

为提高惯导设备的环境温度适应性,提出了一种基于半导体制冷技术的惯导平台温控设计方法,给出了温控系统的结构形式,采用了粗级与精级两级温控措施和加搅拌风机的方法,建立了等效模型并基于有限元分析方法进行了热流场仿真分析,最后温控试验结果表明,在55℃的高温环境下利用半导体制冷技术可以使IMU内部的光纤陀螺周围温度控制在45±0.1℃,验证了此温控设计的合理性和在惯导平台上应用的必要性。

关键词：惯导半导体制冷结构设计温度场

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基于半导体制冷的冷热一体箱控制系统研发

基于半导体制冷的冷热一体箱控制系统研发

作者：芮俊苏州大学

学位级别：硕士

半导体制冷是一种绿色制冷技术,具有制冷制热双用、无机械结构与寿命长等优点,适合用于中小型空间的恒温控制。然而,当前基于该技术实现的电子冰箱存在恒温控制精度低、无法远程管理等问题。因此本文对恒温控制技术和物联网技术进行深... 详细信息

半导体制冷是一种绿色制冷技术,具有制冷制热双用、无机械结构与寿命长等优点,适合用于中小型空间的恒温控制。然而,当前基于该技术实现的电子冰箱存在恒温控制精度低、无法远程管理等问题。因此本文对恒温控制技术和物联网技术进行深入研究,设计并实现一种基于半导体制冷的冷热一体箱控制系统,主要工作如下:(1)设计并实现终端软硬件基础平台。硬件上根据终端相关性能要求进行选型与电路设计,完成冷热一体箱硬件平台搭建。软件上遵循构件化原则设计应用程序,同时引入实时操作系统进行多任务划分并设计其执行流程。(2)针对箱体恒温控制精度要求,主要从温度测量与温度控制两方面进行设计。在温度测量方面,提出一种改进型BP神经网络方案以实现热敏电阻温度回归,该方案结合遗传算法和粒子群优化算法的特点,以改善传统BP神经网络训练时易出现陷入局部最优的缺陷。在温度控制方面,针对传统PID控制参数难整定的问题,应用BP神经网络实现PID控制参数自适应整定。同时,将Smith预估器融入BP-PID控制方法中以削弱时滞环节影响,提高温度控制的稳定性。(3)针对箱体远程管理的需求,基于已有物联网通信模板进行远程控制与远程程序更新适应性设计。远程控制由NB通信模组、云侦听程序以及网页程序组成的人机交互系统实现,包含了数据处理、实时显示以及定位等功能。同时为实现终端设备远程动态可维护,应用已有远程程序更新模板,并对其中的丢帧重传机制提出改进以提高程序更新的效率。本文设计的冷热一体箱控制系统,在温度测量方面达到±0.3℃的误差,在温度控制方面达到±0.5℃的误差,并且支持物联网远程管理。经过长期线上测试,其结果表明该系统对于实现恒温运输具有一定的实用性与参考价值。

关键词：半导体制冷温度控制温度回归窄带物联网远程更新

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深部矿井半导体制冷工位空调系统研究

深部矿井半导体制冷工位空调系统研究

作者：吴雅玲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

煤矿是我国能源消耗的主体,浅层煤矿的枯竭,使得煤矿开采向深部发展,深部矿井做工热环境恶劣,严重影响工人的身体健康和工作效率。为解决矿井热害问题设计并研究了多种空调系统,其中半导体制冷系统因其装置结构简单、操作方便、适应性... 详细信息

煤矿是我国能源消耗的主体,浅层煤矿的枯竭,使得煤矿开采向深部发展,深部矿井做工热环境恶劣,严重影响工人的身体健康和工作效率。为解决矿井热害问题设计并研究了多种空调系统,其中半导体制冷系统因其装置结构简单、操作方便、适应性强等优点而备受关注。本文基于半导体制冷技术,提出了一种应用于深部矿井特殊工作环境的半导体制冷系统,该机组通过矿井内部空气自循环散热。本文对半导体制冷影响因素进行分析;建立应用于深部矿井的半导体制冷系统系统数学模型,研究了系统整体的运行特性。根据对系统运行特性的研究,提出了启停控制、电流控制和风量控制三种半导体制冷系统控制策略。采用CFD软件构建矿井工作环境的数学物理模型,研究了送风形式,送风距离和送风速度对深部矿井内矿工工作区域制冷效果的影响。本文主要研究内容及所取得结果如下:(1)半导体制冷过程数学建模与特性研究:以半导体制冷基本原理为理论基础,建立了半导体制冷模块制冷过程模型和半导体制冷模块特殊工况模型。探究半导体制冷模块设计参数、运行参数和性能参数对半导体制冷能力的影响,并分析了两种特殊工况随参数的变化情况。结果表明,半导体制冷模块冷热段温差与制冷效果成反比,冷端温度与制冷效果成正比;半导体制冷元件面长比和优值系数与制冷能力成正比,运行工况制冷效果越好。(2)半导体制冷系统构建与优化:确定半导体制冷元件选择原则与方法,进行了半导体制冷系统结构设计,构建半导体制冷系统数学模型,对半导体制冷系统进行传热分析;半导体制冷系统采用多层风道交叉散热,在选择半导体制冷元件时应根据冷热端温差进行验算,设计制冷机在空气温度为40℃的矿井内运行可以输出1.1k W的制冷量,制冷系数0.62,散热风量500m/h,散冷风量400m/h。(3)半导体制冷系统运行特性分析:研究了矿井内的空气温度、风量、散热风道污垢热阻和电流变化对半导体制冷系统运行性能的影响。提出启停控制、电流控制和风量控制三种运行策略,并对运行策略进行分析。考虑电耗等因素风量调节应尽量采用冷热端风量等差调节方式;电流的调节区间应该在0至制冷量最大值对应的电流值;半导体制冷系统应该增加过滤除尘装置,减少污垢对半导体制冷系统的影响;通过启停控制可实现的矿井温度调节范围为30～42.5℃;电流控制可实现的矿井温度调节范围为30～45.5℃;风量控制可实现的矿井温度调节范围为30～44.5℃。(4)半导体制冷系统在矿井中的应用:利用CFD软件对矿井内半导体制冷系统不同送风形式、送风距离和送风速度运行时的热环境进行数值模拟。当采用水平送风方式时,当送风角度为30°时,矿工工作区域迎风面和背风面均有较好的冷却效果,能量利用率较高。当采用竖直送风方式时,矿工工作区域迎风面和背风面均有较好的冷却效果,能量利用率比水平送风方式高。采用竖直送风方式,当送风距离为1m、送风速度为2m/s时,工作区域冷却效果较好,能量利用率最高。本文研究分析了半导体制冷系统的设计方法、运行特性、控制策略及其在深部矿井中的应用效果,为机组在实际工程中的设计提供参考和指导。

关键词：半导体制冷深部矿井热管散热运行特性控制策略 CFD模拟

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半导体制冷物联网机柜的设计

网络安全技术与应用 2022年第11期 99-101页

作者：苏东良杨小剑广东长盈科技股份有限公司广东525000

传统的电子设备机柜降温都采用压缩机加冷媒的制冷方式,同时也带来环境污染、噪声高、体积大等问题,利用电子半导体制冷技术,可使得物联网机柜整体结构变小,具有制冷速度快,无噪声,无震动、无污染,寿命长等特点。随着科技的发展,电子设... 详细信息

传统的电子设备机柜降温都采用压缩机加冷媒的制冷方式,同时也带来环境污染、噪声高、体积大等问题,利用电子半导体制冷技术,可使得物联网机柜整体结构变小,具有制冷速度快,无噪声,无震动、无污染,寿命长等特点。随着科技的发展,电子设备变得越来越精密,因此对电子设备的管理和运行物理环境的要求也提出新的要求,采用半导体制冷技术,可以为电子设备的运行提供良好的运行环境。结合物联网技术可以实现对设备或环境远程的监测控制,同时提供设备运行的可靠性,大大减轻运维管理人员的工作量,提高了工作效率。

关键词：半导体制冷 ARM NB-IoT

半导体制冷床垫睡眠热平衡系统模拟与性能分析

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制冷学报 2021年第6期42卷 97-105页

作者：陈勰邢佳康赵载文罗勇强华中科技大学环境科学与工程学院武汉430074

通过营造局部非均匀空调环境,可以实现人体睡眠热舒适与节能的双重目的。本文提出并搭建了基于半导体制冷床垫的睡眠热平衡系统,通过半导体制冷与人体热负荷耦合传热模型,对半导体制冷床垫系统的热特性进行了参数化分析、优化设计与节... 详细信息

通过营造局部非均匀空调环境,可以实现人体睡眠热舒适与节能的双重目的。本文提出并搭建了基于半导体制冷床垫的睡眠热平衡系统,通过半导体制冷与人体热负荷耦合传热模型,对半导体制冷床垫系统的热特性进行了参数化分析、优化设计与节能性评价。结果表明:通过增加制冷床垫的半导体数量,减小电流输入,可以扩大室内允许的舒适空气温度范围,同时降低结露风险。半导体制冷床垫系统的节能率与室内温度、半导体工作电流以及房间面积直接相关。通过对比参考工况(空调设定26℃)、工况1(空调设定27℃)与工况2(空调设定28℃)可知,工况1与工况2可实现最高10.26%与23.37%的节能率。

关键词：半导体制冷传热分析局部制冷睡眠热环境建筑节能

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基于太阳能的半导体制冷系统散热方式研究

基于太阳能的半导体制冷系统散热方式研究

作者：聂路远吉林大学

学位级别：硕士

我国是化石燃料消耗大国,虽然我国地大物博,但化石燃料的进口依存率却一直居高不下,这种能源结构非常不利于经济发展,而且化石燃料的燃烧会带来一系列环境问题,完全有悖于我国的碳达峰碳中和政策。但是,我国的太阳能资源十分丰富,使用... 详细信息

我国是化石燃料消耗大国,虽然我国地大物博,但化石燃料的进口依存率却一直居高不下,这种能源结构非常不利于经济发展,而且化石燃料的燃烧会带来一系列环境问题,完全有悖于我国的碳达峰碳中和政策。但是,我国的太阳能资源十分丰富,使用太阳能发电不仅成本不高,还不会产生废气、废水和废渣,既能保护环境,又能改变我国的能源结构,降低化石燃料的进口依存率。半导体制冷片利用珀尔帖效应,可在无制冷剂和机械部件滑动的情况下实现快速制冷,同时节约能源,保护环境。本文将光伏发电和半导体制冷结合起来,搭建了一套太阳能半导体制冷系统。首先,对系统的冷负荷和太阳能电池板的倾角进行了计算,方便后续对供能部分、制冷装置部分和热端散热部分进行选择,搭建实验平台。然后,进行实验研究。为寻求半导体制冷片的最佳工作电流,首先进行了制冷效果随电流变化的实验,结果显示,总电流为20A(即通过每片半导体制冷片的电流为4A)时,半导体制冷片的制冷效果最好。之后,分别改变水温、半导体制冷片冷端风扇个数和制冷片个数进行实验,实验结果表明,水温为10℃、风扇个数为4个、半导体制冷片为5片时,该太阳能半导体制冷系统的制冷效果能达到最佳。最后,为提高半导体制冷片热端的散热效果,用热仿真软件Fluent进行仿真优化,主要从水冷头的内部结构和不同的入口流速这两方面进行优化。仿真结果显示,结构3相比其他结构的效果更好,能显著改善水冷头左右两端的涡流,1号半导体制冷片位置的温度分布也更加均匀。相比原始水冷头结构,1号位置的最大温差从2.90℃降为0.99℃,下降了65.86%,平均温度从15.55℃降为13.89℃,下降了10.68%;5号位置的最大温差从3.66℃降为2.91℃,下降了20.49%,平均温度从14.64℃降为12.85℃,下降了12.23%。由此可知,水冷头的结构优化效果明显,能大幅改善原始结构存在的问题。随着流速的增加,1号位置和5号位置的最大温差和平均温度都在降低,但1.0m/s和1.5m/s的效果要明显优于0.5m/s。在交界面处,流速为1.0m/s和1.5m/s的平均温度分别为13.72℃和13.18℃;在1号位置处,最大温差分别为0.94℃和0.83℃,平均温度分别为14.66℃和14.08℃;在5号位置的最大温差分别为2.96℃和2.48℃,平均温度分别为13.57℃和13.05℃。由数据可知,1.0m/s和1.5m/s的效果差别不大,1.5m/s的效果稍微好点,但由于恒温水箱的制冷速率是有限的,考虑到与恒温水箱的匹配性,选择流速为1.0m/s更合适。

关键词：太阳能半导体制冷热端散热结构优化

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半导体制冷式中空玻璃露点仪校准方法研究

计量与测试技术 2023年第6期50卷 57-59页

作者：沈峰福建省计量科学研究院

根据半导体制冷式中空玻璃露点仪的工作原理和中空玻璃露点试验的要求,设计了半导体制冷式中空玻璃露点仪的校准方法,并对影响测量不确定度的因素进行分析和评定,为该类计量器具的校准提供参考。

关键词：中空玻璃露点仪半导体制冷示值误差稳定性不确定度

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半导体制冷在测压铜柱高低温校准中的应用

测控技术 2014年第1期33卷 153-156页

作者：孙帅飞孔德仁南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

测压铜柱在高低温环境下使用时会带来较大的测压误差，必须进行高低温校准。针对当前测压铜柱高低温静态校准系统中的高低温加载部分使用不便的问题，提出了基于半导体制冷技术对其进行改进。对高低温箱的结构及温度测控系统进行了设计... 详细信息

测压铜柱在高低温环境下使用时会带来较大的测压误差，必须进行高低温校准。针对当前测压铜柱高低温静态校准系统中的高低温加载部分使用不便的问题，提出了基于半导体制冷技术对其进行改进。对高低温箱的结构及温度测控系统进行了设计及研制，并进行了温度控制实验，高低温箱可控制在-40-50℃范围内，温度控制精度优于±0．5℃，满足了测压铜柱高低温静态校准的要求。

关键词：测压铜柱校准半导体制冷温度控制

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半导体制冷/制热试验箱性能模拟和调节

流体机械 2006年第11期34卷 67-71,39页

作者：黎立新季建刚倪海周相荣中船重工集团公司第704研究所上海200031

微型橡胶材料试验箱拟采用半导体制冷/制热技术进行箱内温度工况的调节和控制,通过建立数学模型、模拟子系统,采用Matlabl/Simulink软件对系统进行性能模拟和调试,得出了几种调节方法下系统主要参数的动态和稳态过程,并简要分析了环境... 详细信息

微型橡胶材料试验箱拟采用半导体制冷/制热技术进行箱内温度工况的调节和控制,通过建立数学模型、模拟子系统,采用Matlabl/Simulink软件对系统进行性能模拟和调试,得出了几种调节方法下系统主要参数的动态和稳态过程,并简要分析了环境温度对调节参数的影响。模拟方法和结果对于系统设计、系统调试有一定指导作用。

关键词：性能模拟半导体制冷温度控制