太阳能半导体制冷箱制冷性能分析

【摘要】：太阳能半导体制冷技术是在半导体制冷技术的基础上发展起来的一项新型制冷技术,其理论基础是热电制冷原理。由于其无需制冷剂,无噪音,无污染等优势,加上常规能源短缺和太阳能源的开发利用优势,使得太阳能半导体制冷技术受到越来越多的相关学者关注,并且取得了很大程度的突破。 本文从提高太阳能半导体制冷箱系统制冷效率的目的出发,针对影响太阳能半导体制冷箱制冷性能的几个关键问题进行了理论分析和实验研究,其中主要研究太阳能辐射强度和环境温度对太阳能半导体制冷箱制冷性能的影响。 通过搭建太阳能半导体制冷实验台,并进行实验,在不同太阳能辐射强度和环境温度的条件下,测得各工况下的制冷箱内温度,耗功率,工作电流等参数并分析其变化特性。根据传热学和热力学的知识,对制冷箱制冷时的传热过程进行分析,并得出系统制冷量和制冷系数的计算方法和公式。采用实验研究和理论分析计算结合的方式,探讨了太阳能辐射强度稳定时不同环境温度对系统制冷性能的影响,以及环境温度一定时太阳能辐射强度变化对系统制冷性能的影响。 经过分析得出：太阳能半导体制冷箱在环境温度一定的条件下制冷时,当太阳能辐射强度在200-900W/m2之间时,制冷量随着太阳能辐射强度的增加,当太阳能辐射强度达600W/m2左右时,其制冷量增长趋势变缓；太阳能半导体制冷箱的制冷系数随太阳辐射强度的增加而减少；当太阳能辐射强度大致不变在200-900W/m2之间时,太阳能半导体制冷箱的制冷量和制冷系数随着环境温度的升高增加。 本文的研究结果可以为太阳能半导体制冷性能的提高提供可行性指导和依据,同时也可以推动太阳能半导体制冷技术的进一步开发和利用,为其早日广泛投入应用奠定基础。 【关键词】：太阳能半导体制冷 太阳能辐射强度 耗功率 制冷量 制冷系数
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TB657
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-14
• 1.1 课题研究背景7-10
• 1.1.1 能源现状7-8
• 1.1.2 太阳能利用现状8-10
• 1.1.3 太阳能半导体制冷的优势10
• 1.2 课题研究目的及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.4 本文工作内容13-14
• 第2章 半导体制冷基本原理14-27
• 2.1 半导体制冷原理14-16
• 2.2 半导体概述16-18
• 2.2.1 半导体材料的晶体结构与分类16-17
• 2.2.2 半导体技术的发展历程及趋势17-18
• 2.3 热电效应18-24
• 2.3.1 塞贝克效应18-20
• 2.3.2 帕尔贴效应20-22
• 2.3.3 汤姆逊效应22-23
• 2.3.4 焦耳效应及傅里叶效应23-24
• 2.4 半导体制冷特性分析24-25
• 2.5 本章小结25-27
• 第3章 太阳能半导体制冷27-34
• 3.1 太阳能半导体制冷原理及其应用27-28
• 3.2 太阳能半导体制冷性能主要因素—太阳能电池效率28-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 实验装置及其传热学分析34-44
• 4.1 实验装置说明34-37
• 4.2 实验装置传热过程分析37-43
• 4.2.1 基本传热方式37-39
• 4.2.2 制冷箱传热过程分析39-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第5章 实验结果及分析44-60
• 5.1 实验目的44
• 5.2 实验测试对象及实验方法44-45
• 5.3 太阳能半导体制冷性能实验45-58
• 5.3.1 制冷实验及结果45-49
• 5.3.2 改变太阳能辐射强度或环境温度的实验及数据分析49-58
• 5.4 实验结果分析58-59
• 5.5 本章小结59-60
• 第6章 结论60-62
• 参考文献62-66
• 在读期间发表的学术论文及研究成果66-67
• 致谢67

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