基于半導(dǎo)體制冷高精密恒溫循環(huán)冷卻系統(tǒng)實驗研究.pdf

1、傳統(tǒng)高精密恒溫控制系統(tǒng)主要以壓縮機(jī)為溫控器件，因為壓縮機(jī)不可零點啟動和壓縮機(jī)頻繁啟停會影響溫度控制的精確性和穩(wěn)定性，故本文提出一種基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的高精密恒溫循環(huán)冷卻系統(tǒng)（簡稱HPCTCSRT），該系統(tǒng)主要以傳統(tǒng)機(jī)械壓縮制冷為輔助，半導(dǎo)體制冷為核心，維持某一精密環(huán)境下溫度的高精度控制;試制了一臺8kW精密恒溫冷水機(jī)組和一臺3kW半導(dǎo)體制冷冷水機(jī)組，并在不同工況下對機(jī)組進(jìn)行了實驗測試。
　　精密恒溫冷水機(jī)組基于機(jī)械壓縮式制冷方式，

2、以直流變頻壓縮機(jī)配合可控硅精確調(diào)節(jié)電加熱為溫控器件和采用制冷量與電加熱量雙向趨近調(diào)節(jié)方法，研究了最大負(fù)荷工況、低溫工況下機(jī)組的可靠性和供水溫度的穩(wěn)定性以及分析了設(shè)計工況下供水溫度的穩(wěn)定性，實驗結(jié)果表明機(jī)組可有效的控制水溫的波動且穩(wěn)定度為±0.03℃。
　　半導(dǎo)體冷水機(jī)組通過較高穩(wěn)定度（±0.1℃）的冷卻水冷卻半導(dǎo)體熱端時，對半導(dǎo)體系統(tǒng)進(jìn)行了不同工況下性能分析和供水溫度穩(wěn)定性分析及抗干擾能力測試。實驗結(jié)果表明，半導(dǎo)體系統(tǒng)在名義工況下

3、COP為0.73。當(dāng)半導(dǎo)體散熱端冷卻水為20℃時，供水溫度由12℃升高至16℃，半導(dǎo)體COP增加了24％;供水溫度由16℃升高至20℃，半導(dǎo)體COP增加了9％。當(dāng)半導(dǎo)體供水溫度為20℃，冷卻水溫度由30℃降低到25℃，半導(dǎo)體COP增加了5％;冷卻水溫度由25℃降低到20℃，半導(dǎo)體COP增加了10％。當(dāng)供水溫度12℃～20℃時，隨供水溫度降低，冷熱端溫差增大和末端負(fù)載增加使供水溫度波動性增大，但穩(wěn)定度均有效控制在±0.01℃以內(nèi);當(dāng)半導(dǎo)體

4、系統(tǒng)分別受到1.5kW、2kW瞬間熱負(fù)載沖擊時，其響應(yīng)時間分別為100s和120s，且平衡后穩(wěn)定度為±0.01℃。
　　將兩套系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)機(jī)測試，在受到外界干擾情況下，研究系統(tǒng)制冷量與電加熱量消除外界干擾、維持水溫穩(wěn)定的能量調(diào)節(jié)方式。精密恒溫冷水機(jī)組在提供穩(wěn)定度為±0.03℃冷卻水冷卻半導(dǎo)體熱端時，半導(dǎo)體冷水機(jī)組供水溫度穩(wěn)定度達(dá)到±0.005℃。
　　將傳統(tǒng)壓縮制冷進(jìn)行改進(jìn)與半導(dǎo)體制冷相結(jié)合，充分解決了傳統(tǒng)高精度恒溫控制系統(tǒng)所