應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)境溫度過高導致人體不能夠及時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)流動并維持工作人員體表適宜溫度的個體防護裝備，是高溫作業(yè)人員和穿著密閉式防護服的工作人員為吸收身體熱負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，熱電制冷技術因其結(jié)構緊湊、無運動部件、無制冷劑等優(yōu)點在個體熱防護中有非常廣泛的應用和發(fā)展前景。
　　本文在基本理論

2、的基礎上采用數(shù)學方法對某一特定的熱電制冷模型進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度等參數(shù)對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，應選擇優(yōu)值系數(shù)高的熱電材料和選取合適的尺寸因子G值。在實際的運行中，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，冷熱端的結(jié)構優(yōu)化設計對制冷性能的提高也起著至關重要的作用。本文的理論分析為熱電制冷產(chǎn)品的開發(fā)設計和實際熱電制

3、冷裝置的優(yōu)化設計及運行提供了理論基礎。
　　針對熱電制冷裝置的冷熱端的不同結(jié)構和所輸入的功率兩項參數(shù)分別進行了實驗研究，以得出最佳的冷熱端的結(jié)構和最佳的運行工況。熱端的結(jié)構分別使用翅片散熱、熱管散熱和水冷散熱，冷端的結(jié)構使用兩種結(jié)構不同的儲冷水箱，分別對輸入電壓為5.5V、6.5V、7.5V、8.5V和9.5V五種不同運行工況進行實驗研究。實驗結(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度均可以提高制冷量和制冷系數(shù)。對于熱端的散熱結(jié)構，水冷散熱效果最好，熱管散熱效果次之，翅片散熱效果最差;對于冷端的儲冷結(jié)構，微通道水箱效果最好。
　　根據(jù)理論分析和實驗所得的結(jié)果，完成熱電制冷模塊的設計。熱端采用熱管散熱器，冷端采用微通道水箱，測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，本文給出控制系統(tǒng)的框架設計，為今后溫控系統(tǒng)的設計和液冷服的舒適性