應(yīng)用于液冷服的熱電制冷系統(tǒng)的特性研究.pdf

1、高溫輻射及環(huán)境溫度過高導(dǎo)致人體不能夠及時(shí)散熱是威脅高溫作業(yè)人員身體健康的主要原因。液體冷卻服系統(tǒng)是一種液體介質(zhì)在服裝內(nèi)流動(dòng)并維持工作人員體表適宜溫度的個(gè)體防護(hù)裝備，是高溫作業(yè)人員和穿著密閉式防護(hù)服的工作人員為吸收身體熱負(fù)荷所必備的服裝系統(tǒng)。液冷服系統(tǒng)主要包括液冷服裝和微型制冷系統(tǒng)兩部分，在微型制冷系統(tǒng)的冷源制冷方式中，熱電制冷技術(shù)因其結(jié)構(gòu)緊湊、無運(yùn)動(dòng)部件、無制冷劑等優(yōu)點(diǎn)在個(gè)體熱防護(hù)中有非常廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景。
　　本文在基本理論

2、的基礎(chǔ)上采用數(shù)學(xué)方法對(duì)某一特定的熱電制冷模型進(jìn)行性能影響因素分析，得出熱電元件的尺寸因子、熱電材料的優(yōu)值系數(shù)、工作電流和冷熱端的換熱強(qiáng)度等參數(shù)對(duì)熱電制冷裝置性能的影響。理論分析表明，制作熱電制冷元件時(shí)，應(yīng)選擇優(yōu)值系數(shù)高的熱電材料和選取合適的尺寸因子G值。在實(shí)際的運(yùn)行中，工作電流存在最佳的取值可以使熱電制冷裝置的制冷性能最好，同時(shí)，冷熱端的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)制冷性能的提高也起著至關(guān)重要的作用。本文的理論分析為熱電制冷產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)和實(shí)際熱電制

3、冷裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行提供了理論基礎(chǔ)。
　　針對(duì)熱電制冷裝置的冷熱端的不同結(jié)構(gòu)和所輸入的功率兩項(xiàng)參數(shù)分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，以得出最佳的冷熱端的結(jié)構(gòu)和最佳的運(yùn)行工況。熱端的結(jié)構(gòu)分別使用翅片散熱、熱管散熱和水冷散熱，冷端的結(jié)構(gòu)使用兩種結(jié)構(gòu)不同的儲(chǔ)冷水箱，分別對(duì)輸入電壓為5.5V、6.5V、7.5V、8.5V和9.5V五種不同運(yùn)行工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在一定的輸入功率范圍內(nèi)，無論冷熱端的換熱強(qiáng)度如何，隨著輸入功率的增大，制冷量增

4、大，而制冷系數(shù)減小。在一定的范圍內(nèi)，提高冷熱端的換熱強(qiáng)度均可以提高制冷量和制冷系數(shù)。對(duì)于熱端的散熱結(jié)構(gòu)，水冷散熱效果最好，熱管散熱效果次之，翅片散熱效果最差;對(duì)于冷端的儲(chǔ)冷結(jié)構(gòu)，微通道水箱效果最好。
　　根據(jù)理論分析和實(shí)驗(yàn)所得的結(jié)果，完成熱電制冷模塊的設(shè)計(jì)。熱端采用熱管散熱器，冷端采用微通道水箱，測(cè)試表明該制冷模塊可以提供185W的制冷量，提供16℃以上的冷水。同時(shí)，本文給出控制系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)，為今后溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和液冷服的舒適性