幾種制冷技術(shù)的比較

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幾種制冷技術(shù)的比較

磁制冷技術(shù)

原理絕熱去磁制冷的原理為磁制冷材料磁工質(zhì)等溫磁化時(shí)由于其磁矩取向趨于有序使磁熵減小磁工質(zhì)向外界放熱當(dāng)絕熱去磁時(shí)由于磁矩又趨于無序磁熵增加磁工質(zhì)溫度降低。下面以最簡(jiǎn)單的卡諾循環(huán)為例對(duì)絕熱去磁制冷過程進(jìn)行

等溫磁化過程熱開關(guān)

閉合

斷開磁場(chǎng)施加于磁工質(zhì)上使熵減小

絕熱去磁過程熱開關(guān)

斷開

仍斷開逐漸移去磁場(chǎng)磁工質(zhì)自旋系

等溫去磁過程

閉合

仍斷開磁場(chǎng)繼續(xù)減弱磁工質(zhì)從高溫?zé)嵩次?/p>

絕熱磁化過程斷開

仍斷開施加一較小磁場(chǎng)磁工質(zhì)溫度逐漸上升

發(fā)展現(xiàn)狀

、低溫

、中溫

低溫溫區(qū)

是液氦的重要溫區(qū)到上個(gè)世紀(jì)

年代末該溫區(qū)間的

中溫溫區(qū)

是液氫的重要溫區(qū)鑒于液化氫的潛在的巨大經(jīng)濟(jì)效

轉(zhuǎn)式磁制冷氫液化器的專利將氫氣從室溫直接冷卻到

。另外美國(guó)宇航公司

高溫溫區(qū)

以上

含室溫與以上溫區(qū)

。室溫磁制冷具有廣闊的市場(chǎng)取措施取出晶格熵有效熵變極小需要幾百上千特斯拉的磁場(chǎng)才能實(shí)現(xiàn)要求的從國(guó)外研究現(xiàn)狀來看在制冷量和溫度跨度方高溫區(qū)磁制冷機(jī)的性能與

蓄冷技術(shù)以與換熱技術(shù)。室溫磁制冷由于其高效和環(huán)保的特性會(huì)成為一新的以廣材料

吸附制冷技術(shù)

原理吸附式制冷的原理如圖

。整個(gè)吸附系統(tǒng)是封閉的吸附器充滿吸附劑。當(dāng)它被加熱時(shí)已被吸附的吸附質(zhì)獲得能量當(dāng)分子運(yùn)動(dòng)加快到足以克服吸附劑的吸引力時(shí)它們將從吸附劑表面脫出脫附

系統(tǒng)分壓力逐漸升高。當(dāng)分壓力達(dá)到環(huán)境溫度所對(duì)應(yīng)的飽和蒸氣壓力時(shí)脫附出來的吸附質(zhì)開始液化液化放出的熱量通過冷凝器

由冷卻介質(zhì)空氣或水

帶走。當(dāng)停止對(duì)吸附劑加熱時(shí)吸附劑開

造成系統(tǒng)中的真空狀態(tài)使液體制冷劑不斷汽化。制冷劑在低溫下汽化時(shí)吸收被冷卻空間的熱達(dá)到制取冷量的目的。吸附了大量制冷劑蒸氣的吸附劑為下一

發(fā)展現(xiàn)狀對(duì)吸附制冷的深入研究開始于上個(gè)世紀(jì)

年代當(dāng)時(shí)全球性的能源危機(jī)促使吸附制冷首先在太陽能應(yīng)用領(lǐng)域獲得發(fā)展

。進(jìn)入上世紀(jì)

年代后吸附式制冷技術(shù)的發(fā)展非常迅速其應(yīng)用研究涉與工業(yè)與民用建筑的空調(diào)制冷、食品冷藏

目前吸附制冷技術(shù)在各研究方向的應(yīng)用成果多為實(shí)驗(yàn)裝置或樣機(jī)與實(shí)際運(yùn)

目前開發(fā)出的工質(zhì)對(duì)主要有沸石

、活性碳甲醇、活性碳

、硅膠

制冷系統(tǒng)熱動(dòng)力學(xué)的研究主要集中在制冷循環(huán)方式的改進(jìn)上提出了一些先

主要從經(jīng)濟(jì)性和熱經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度對(duì)吸附制冷系統(tǒng)進(jìn)行分析對(duì)于該技術(shù)最終

熱電制冷技術(shù)

原理熱電制冷效應(yīng)是由同時(shí)發(fā)生的

種不同效應(yīng)綜合作用的結(jié)果塞貝克效應(yīng)、帕耳帖效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)、焦耳效應(yīng)和富里葉效應(yīng)。其中

種效應(yīng)表明電和熱能相互轉(zhuǎn)換是直接可逆的而焦耳效應(yīng)和傅立葉效應(yīng)是熱的不可逆效應(yīng)。電效應(yīng)比較顯著、熱電轉(zhuǎn)換效率比較高的半導(dǎo)體熱電偶構(gòu)成的。如圖

所示一只

型半導(dǎo)體元件和一只型半導(dǎo)體元件聯(lián)結(jié)成熱電偶通直流電源后在接頭處就會(huì)產(chǎn)生溫差和熱量的轉(zhuǎn)移。在上面的一個(gè)接頭處電流方向是

溫度下

按圖

將若干對(duì)半導(dǎo)體熱電偶在電路上串聯(lián)起來而在傳熱方面則并聯(lián)就構(gòu)成了一個(gè)常見的熱電制冷模塊。接上直流電源后熱電模塊的一側(cè)是冷端另一側(cè)是熱端。借助熱交換器等各種手段使熱電模塊的熱端不斷散熱并且保持一定的溫度把熱電模塊的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱降溫這就是熱電制冷器的工作原

發(fā)展現(xiàn)狀

潛艇、艦艇、軍用通訊車等特殊移動(dòng)空間的空調(diào)、制冷設(shè)備運(yùn)行可靠、適應(yīng)性

。系統(tǒng)構(gòu)成主要是單元組合式各單元可獨(dú)立運(yùn)行因?yàn)槭敲荛]空間全回風(fēng)

熱電空調(diào)與列車在技術(shù)上有較好的兼容性列車可以自備直流電源熱電空調(diào)

約為

室外溫差為

℃時(shí)制熱功率為

約為

因此對(duì)于空調(diào)以制冷為主地下水源豐富的地區(qū)熱電水源熱電熱熱式過熱虹吸熱回收后再外排。性能測(cè)試表明出水溫度低于

℃時(shí)

達(dá)到

以上

冷卻。隨著芯片集成度的增大和工作頻率的提高芯片的功耗也持續(xù)增大。據(jù)預(yù)

熱電制冷的優(yōu)勢(shì)在于運(yùn)行安全可靠容量大小隨意與冷卻對(duì)象的組合方式環(huán)境。集成電路、電子設(shè)備系統(tǒng)采用熱電制冷技術(shù)降溫既可以采用熱電制冷模塊與散熱器結(jié)合對(duì)電子元件進(jìn)行局部冷卻也可以通過獨(dú)立的熱電制冷裝置對(duì)其進(jìn)行整體降溫還可以將熱電薄膜技術(shù)與電子元件集成進(jìn)行針對(duì)性的主動(dòng)冷熱電冷卻的方法將成為電子元件冷卻的主流技術(shù)而兼容性強(qiáng)的熱電薄膜集成結(jié)是環(huán)境友好制冷技術(shù)在能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天其優(yōu)勢(shì)越來越受到人們重視但它們的物理原理、熱力學(xué)特性、適用性、經(jīng)濟(jì)性以與應(yīng)用與發(fā)展情況

結(jié)束語總體而言熱電制冷技術(shù)發(fā)展歷史較長(zhǎng)技術(shù)也較成熟其應(yīng)用領(lǐng)域不斷向廣度和深度拓展冷量圍大在小冷量時(shí)經(jīng)濟(jì)性好一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合具備其他制冷技術(shù)無法替代的特殊優(yōu)勢(shì)在低品位能源利用、廢熱回收方面的優(yōu)勢(shì)也越來越受到重視預(yù)期隨著電子類設(shè)備儀器尺寸小型化、結(jié)構(gòu)集成化、功能多樣化趨勢(shì)的加強(qiáng)熱電冷卻技術(shù)將成為電子元件冷卻的主流技術(shù)。磁制冷技術(shù)研究歷史相對(duì)較短在低溫區(qū)技術(shù)比較成熟并得到實(shí)用但在中溫區(qū)技術(shù)尚