基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的空氣取水裝置的實驗研究.pdf

1、水是生命之源，是人類生存所必須的基本物質(zhì)。據(jù)調(diào)查，目前世界上已有100個國家缺水，26個國家嚴(yán)重缺水（包括中國），40％的人口遭受缺水之苦。為了解決日益嚴(yán)重的淡水資源匱乏問題，我們結(jié)合太陽能光伏發(fā)電技術(shù)、半導(dǎo)體制冷技術(shù)以及空氣取水技術(shù)，提出了一種新的取水方式，即太陽能半導(dǎo)體空氣取水，并且設(shè)計制造出了本新型空氣取水裝置的原型機(jī)，對本裝置進(jìn)行了詳細(xì)的實驗性研究與分析，具體實施內(nèi)容如下：
　　第一部分：首先，詳細(xì)研究了水蒸汽冷凝的理論、

2、半導(dǎo)體制冷的原理和半導(dǎo)體制冷的工況，提出了半導(dǎo)體制冷的最優(yōu)工況理論。然后，結(jié)合以上理論和經(jīng)驗，設(shè)計并制作出了太陽能半導(dǎo)體空氣取水裝置的原型機(jī)，本裝置主要包括空氣取水單元、控制單元和電力單元這三個單元。最后，分別對這三個單元的設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，其中著重介紹了空氣取水單元的設(shè)計。在制冷片的選擇上進(jìn)行了實驗的驗證，并且創(chuàng)新性的設(shè)計了換熱器來回收系統(tǒng)的冷量，大大提高了本裝置單位能量的取水率。
　　第二部分：為了獲得較好的取水效果，我們

3、對影響本空氣取水裝置的工作性能的因素進(jìn)行了實驗性研究。從某種意義上說，制冷量越大，本裝置的產(chǎn)水量就越多，但我們提出了制冷系統(tǒng)最優(yōu)工況的概念-既能保證較小的耗能，又能獲得較大的制冷系數(shù)。在本裝置的基礎(chǔ)上，首先通過實驗確定了熱管散熱器作為本裝置的最佳散熱方式，然后在此散熱方式下對在不同電流工作下的制冷效果做了深入的探討，確定了最優(yōu)工況下的工作電流值。通過實驗確定了進(jìn)入冷凝室的最優(yōu)空氣流量。最后基于以上的實驗研究，確定了本系統(tǒng)的一些最優(yōu)工作參

4、數(shù)值，進(jìn)行了空氣取水試驗，驗證了本裝置的可靠性。
　　第三部分：針對本空氣取水裝置存在的一些不足，提出了一些優(yōu)化解決的方案。首先，出于對本裝置便攜輕巧的需求，把熱管散熱器作為本裝置的散熱機(jī)構(gòu)，但通過一些學(xué)者的實驗研究可知，半導(dǎo)體制冷片的最佳的散熱方式并不是熱管散熱而是水冷散熱，然后對這種散熱方式進(jìn)行了研究分析。其次，針對本裝置的設(shè)計加工問題，提出了改進(jìn)的方案。最后，針對本裝置現(xiàn)有的空氣流量控制提出了用自適應(yīng)模糊PID控制的理論，進(jìn)