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技术文章
| 制冷技术研究新进展 |
| 阅读次数：847 发布时间：2024/4/11 15:43:47 |
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制冷技术研究新进展_新型制冷技术 论文导读:：主要的新型制冷技术。现在的半导体制冷器在温差50℃时。绿色环保。以期实现节能、环保、温控、技术稳定的目的。 新型制冷技术，环保，节能 1 言 寻找和开发的低温制冷技术一直是研究热点。到目为止，传统制冷技术已臻于成熟，各种新型制冷手段（半导体制冷、磁制冷、激光制冷等）以其独特的性能得到了人们广泛关注。本文总结了多种典型的新型制冷技术的原理、特点、发展现状及其应用景。 2. 主要的新型制冷技术 2.1 半导体制冷 2.1.1 基本原理 半导体制冷又称为热电制冷或温差电制冷，其理论主要依据是贝塞尔效应和珀尔贴效应。其热电对由半导体材料制造，热电对有两条电偶臂，分别用P型半导体和N型半导体制造。电偶臂的两端均有金属片，称为汇流条。当有电流流经热电对时，在其两端处会产生帕尔贴效应，一面形成冷端，另一面形成热端，冷端从外界吸热，热端对外放热。把一个个这样的热电偶串联到电路中，借助于其他传热器件，使热电制冷组件的热端不断放热，把其冷端放到需要的工作环境中即可降温。 2.1.2 制冷特点 半导体制冷无机械运动、无磨损、无噪音、运行可靠、制冷迅速，可做成重量轻、体积小的微型、亚微型、小型半导体制冷器。它不使用制冷剂，绿色环保新型制冷技术，可在失重或超重等端环境下运行，而且便于通过工作电流来实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制方法，容易实现遥控、程控、计算机控制，便于组成自动控制系统；缺点是制冷效率较低。 2.1.3 研究现状 目的研究主要集中在对半导体材料的研发、模块设计制造和系统优化设计等方面。影响其制冷效率的主要因素是材料的电导率和热导率(刘华军，2004)中国论文下载中心。 2.1.4 应用景 在工业、医疗、军事、航空、日用品等方面有着广阔应用景：在工业中，热电制冷零点基准仪的应用就是对传统以冰块作为零度基准点的重大创新；在医疗卫生上，它可用于对高烧病人的降温，在外科手术中实施冷冻麻醉等；在军事上，它可应用于导弹、雷达装置中红外探测器的冷却等；太空望远镜的热设计中就利用了半导体制冷；此外它也正被研究应用于控制红外探测器的工作温度、提高光纤陀螺惯导系统温度稳定性、迅速达到稳定工作状态方面；在日常生活中，半导体制冷可用于冰箱、空调、电脑CPU散热；对温度反应灵敏、使用条件严格的电子元器件，用半导体制冷很适合；在高精尖科技域内，常对各种电子元器件的温度性能要求很高，为了定标测量标准电子元器件的温度性能，国产超恒温槽采用半导体制冷，温度控制精度可在0.005℃左右。此外具有我国自主知识产权的半导体热电元件其优值系数已在原来的基础上成倍增长，可以超过13*10-3K，现在的半导体制冷器在温差50℃时，制冷系数大于3，制冷效率高于常规压缩机制冷 2.2 磁制冷 2.2.1 基本原理 磁制冷利用磁热效应（又称磁卡效应，Magneto-Caloric Effect）制冷。磁制冷工质在等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时从外界吸收热量。对铁磁性材料来说，磁热效应在其居里温度（磁有序-无序转变的温度）附近为显著，当作用有外磁场时，该材料的磁熵值降低并放热；反之当去除外磁场时，材料的磁熵值升高并吸热 2.2.2 制冷特点 它采用磁性物质作为制冷工质，不会危害臭氧层，也不导致温室效应。其运动部件少，减小了机械振动和噪声，可靠性高，效率高（能达到卡诺循环的30％-60%）。其应用范围广，从K、mK直到室温以上均适用；在低温（制取液氮、液氦、液氢）域和高温（特别是近室温）域都有广泛应用景 2.2.3 研究现状 当新型制冷技术，低温区（20K以下）磁制冷的研究已比较成熟并实用化。高温区磁制冷还处于实验研究开发阶段，目80K至室温的磁制冷技术是研究的热点。研究出低成本且具有巨磁卡效应的材料以利用NdFeB等永磁体产生外场（不用结构复杂而昂贵的超导磁体）是室温磁制冷关键。 面临的困难主要有：(1)每次磁制冷循环所产生的温差还不够大，只有1-3K，磁性材料磁熵太小；(2)热交换速度不够快，从而使制冷周期延长，也使整个循环效率下降；(3)室温条件下，若不利用超导技术，仍利用电磁铁或稀土永磁材料产生磁场，则两磁面总存在空气隙，因此进入磁场的磁制冷材料有限，这要求有绝热效果好的隔热层。 其突破方向为：（1）磁场分析，完善磁体结构； 原创作者：江苏良一冷却设备有限公司 |
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