Ymchwil Ar System Rheweiddio Lled-ddargludyddion Newydd Gan Ddefnyddio Ewyn Metel

Gyda datblygiad cyflym technoleg integreiddio electronig, mae dyfeisiau electronig hefyd yn symud tuag at miniaturization, pwysau ysgafn a deallusrwydd. Fodd bynnag, mae miniaturization dyfeisiau electronig integredig yn cynyddu'r dwysedd pŵer tra bod y disipation gwres hefyd yn cynyddu. Mae technolegau oeri traddodiadol wedi bod yn anodd bodloni'r gofynion oeri. Felly, mae'n arbennig o bwysig astudio afradu gwres cydrannau electronig â dwysedd fflwcs gwres uchel. Yn y papur hwn, cynigir dull afradu gwres wedi'i oeri gan aer, hynny yw, ar sail technoleg rheweiddio lled-ddargludyddion, ynghyd â rheiddiadur metel ewyn, mae system oeri wedi'i dylunio a chaiff ei effaith rheweiddio ei brofi trwy arbrawf. model.

1. Sail ddamcaniaethol a dyfais arbrofol

Offeryn trosglwyddo gwres yw'r oerach lled-ddargludyddion. Pan fydd cerrynt yn mynd trwy bâr thermocwl a ffurfiwyd gan ddarn o ddeunydd lled-ddargludyddion math N a darn o ddeunydd lled-ddargludyddion math P, mae trosglwyddo gwres yn digwydd rhwng y ddau ben, gan arwain at wahaniaeth tymheredd i ffurfio'r pennau poeth ac oer. Fodd bynnag, mae gan y lled-ddargludydd ei hun wrthwynebiad, sy'n cynhyrchu gwres pan fydd y cerrynt yn mynd trwyddo, sy'n effeithio ar y trosglwyddiad gwres. Mae'r gwres rhwng y ddau blât hefyd yn cael ei drosglwyddo gwres gwrthdro trwy'r aer a'r deunydd lled-ddargludyddion ei hun. Pan fydd y pennau poeth ac oer yn cyrraedd gwahaniaeth tymheredd penodol ac mae'r ddau swm trosglwyddo gwres yn gyfartal, mae'r trosglwyddiad gwres ymlaen a gwrthdroi yn canslo ei gilydd, ac ni fydd tymheredd y pennau oer a poeth yn parhau i newid. Felly, er mwyn cyflawni tymheredd is, gellir defnyddio dulliau megis afradu gwres i leihau tymheredd y pen poeth.

Mae ewyn metel yn ddeunydd metel mandyllog gyda mandylledd o fwy na 90 y cant a chryfder ac anystwythder penodol. Mae gan y math hwn o ddeunydd metel athreiddedd aer uchel, arwynebedd mandwll mawr, a dwysedd swmp deunydd bach. Pan fydd y llif aer yn mynd trwodd, mae ganddo ardal gyswllt fawr, sy'n ffafriol i gyfnewid gwres.

Gwireddir rheweiddio gan daflen rheweiddio lled-ddargludyddion. O ystyried na all arwyneb oer y daflen rheweiddio lled-ddargludyddion fod mewn cysylltiad uniongyrchol â'r gwrthrych afradu gwres, ac nid yw effaith trosglwyddo gwres darfudiad naturiol arwyneb oer yr arwyneb oer i'r aer yn sylweddol, mae ynghlwm wrth y metel ewyn. arwyneb i gynyddu cyfnewid gwres. ardal, er mwyn cyflawni effaith cryfhau cyfnewid ynni oer. Mae'r lled-ddargludydd oeri a'r metel ewyn yn cael eu bondio gan saim silicon i leihau'r ymwrthedd thermol cyswllt. Mae rhan o'r llif aer yn tynnu'r egni oeri, gan ffurfio aer oer a gwasgaru gwres i'r targed, ac mae'r wyneb poeth hefyd yn cael ei dynnu i ffwrdd gan y llif aer a'i ollwng i'r amgylchedd.

Mae'r arbrawf yn defnyddio dwythellau aer dwbl croes-gysylltiedig, y mae un ohonynt yn cael ei ddefnyddio i allforio aer oer a'r llall yn cael ei ddefnyddio i allforio aer poeth. Cysylltwch y cefnogwyr wrth fynedfa'r dwythellau aer oer a poeth i ddarparu llif aer, a gadewch y tyllau mesur a'r tyllau gosod angenrheidiol wrth brosesu'r dwythellau aer.

Pan fydd y lled-ddargludydd rheweiddio yn cael ei egni, mae gwahaniaeth tymheredd yn cael ei gynhyrchu, mae'r llif aer trwy'r wyneb oer yn cael ei oeri i ddod yn aer oer, ac mae'r llif aer trwy'r wyneb poeth yn ei oeri ac yn cael ei ollwng o'r dwythell aer poeth. Po isaf yw tymheredd yr ochr boeth a'r isaf yw tymheredd yr ochr oer, y gorau yw'r effaith oeri. Mae 4 pwynt mesur tymheredd cymesur (a ddynodir fel T5, T6, T7, T8 yn yr arbrawf, gradd uned ) yn allfa'r ddwythell aer oer, a threfnir 4 anemomedr yn gymesur i fesur tymheredd yr aer allfa, tra bod yr aer fewnfa mae tymheredd yn cael ei bennu gan y tymheredd amgylchynol. Gosod anemomedr i fesur cyflymder y gwynt wrth yr allanfa. Yn ogystal, mae wyneb y metel ewyn mewn cysylltiad â'r arwyneb oer lled-ddargludyddion wedi'i drefnu gyda 4 pwynt mesur yn gymesur yn y canol, ac mae 4 thermocwl wedi'u weldio yn y fan a'r lle ar y plât copr i fesur tymheredd y plât copr wedi'i weldio ar yr wyneb gwaelod. o'r metel ewyn, sy'n cael ei gasglu gan system caffael data Keishley. , a gasglwyd 100 gwaith, a chyfartaledd yn y drefn honno (a gofnodwyd fel T1, T2, T3, T4 yn yr arbrawf, gradd uned), a ddefnyddir i gyfrifo cyfernod trosglwyddo gwres cymharol rheweiddio.

Canlyniadau efelychiad rhifiadol maes tymheredd dwythell aer oer y model hwn: y tymheredd amgylchynol yw 298K (25 gradd), ac yn y ddwythell aer oer efelychiedig o 400mm * 100mm * 40mm, mae'r sglodion rheweiddio lled-ddargludyddion yn gweithio o dan yr amodau graddedig o 12V a 6A, ac mae'r deunydd metel ewyn yn gopr. , y maint yw 100mm * 100mm * 40mm, ac mae'n 5 ppi. Gellir cadarnhau effaith ddamcaniaethol rheweiddio o'r canlyniadau.

2. Y broses arbrofol

2.1 Offer arbrofol

1 dwythell aer croes plexiglass, 2 -cyflymder 80W craidd copr-ffannau allgyrchol wedi'u rheoleiddio, lled-ddargludydd rheweiddio (cyflwr gweithio graddedig 12V, 6A) 50mm*50mm, 2 anemomedr electronig, 4 anemomedr electronig, 1 gwydr thermomedr Yn cefnogi, sawl metel ewyn copr, PC, thermocwl cysonyn copr, potel iâ, system caffael data Keishiley 2700, cerdyn caffael data, cyflenwad pŵer sefydlog llinol, ac ati.

2.3 Camau arbrofol

Adeiladwch fainc brawf yn ôl y dyluniad, a darllenwch dymheredd yr ystafell Ts ( gradd ), sef 26.5 gradd .

Mae'r gefnogwr yn cael ei yrru gan gyflenwad pŵer 220V, ac mae'r lled-ddargludydd oeri yn cael ei bweru gan gyflenwad pŵer sefydlogi foltedd llinellol.

Cadwch gyflymder gwynt V2 y gefnogwr dwythell aer poeth heb ei newid, addaswch y foltedd gweithio U neu gyfredol I y lled-ddargludydd rheweiddio, addaswch gyflymder gwynt V1 y gefnogwr dwythell aer oer, a darllenwch T1 ~ T8 yn ei dro; yna newid V2, addasu foltedd gweithio neu gyfredol y lled-ddargludyddion rheweiddio, ac addasu'r dwythell aer oer. Cyflymder gwynt ffan V1, darllenwch T1 ~ T8 mewn dilyniant; ailadrodd fel uchod, lle mae V2 yn 0.5m/s, 1.0m/s, 2.0m/s, 3.0m/s, 4.0m/s, V1 yw {{20}}.5m/s yn y drefn honno , 1.0m/s, 1.5m/s, 2.{{31} }}m/s, 2.5m/s, 3.0m/s, 3.5m/s, 4.0m/s, (U, I) yn y drefn honno (1.4V, 1 .0A), (3.1V, 2.0A), (46V, 3.{{50}}A), (6.3V, 4.0A), ( 8.2V, 5.0A)..

Y tymheredd cyfartalog wrth allfa'r dwythell aer oer Tb=(T5 plws T6 plws T7 plws T8)/4, tymheredd cyfartalog y plât copr gwaelod ewyn metel mewn cysylltiad â'r arwyneb oer lled-ddargludyddion Ta{{6 }}(T1 plws T2 plws T3 plws T4)/4; yn ôl y fformiwla h*ΔTa* S=Q=Cp*(m/t)*ΔTb, cyfrifwch y pŵer oeri Q a'r cyfernod trosglwyddo gwres cymharol h, lle mae ochr chwith yr hafaliad y pŵer trosglwyddo gwres arwyneb oer, a'r ochr dde yw'r pŵer oeri a gyfrifir gan oeri aer. S – arwynebedd arwyneb gwaelod yr ewyn metel, ΔTa=Ts-Ta, h yw'r cyfernod trosglwyddo gwres gwirioneddol gyda S fel yr ardal trosglwyddo gwres, Cp yw gwres penodol yr aer yn tymheredd ystafell, cymerwch 1.004KJ/

O Ffigur 2 i Ffigur 4, gan fod cyflymder gwynt y ddwythell aer oer yn is, mae tymheredd yr aer allfa yn is, ac mae'r effaith oeri yn well. Po uchaf yw pŵer y daflen oeri, yr isaf yw tymheredd yr aer yn allfa'r ddwythell aer oer, ond pan fydd y pŵer yn cyrraedd yr uchafswm yn yr arbrawf, bydd tymheredd yr aer yn allfa'r ddwythell aer oer yn cynyddu eto, oherwydd mae amodau afradu gwres yr arwyneb poeth yn gyfyngedig, mae'r tymheredd yn codi, ac mae tymheredd yr arwyneb oer yn gyfatebol. codi.

Gan fod yr arbrawf yn cael ei effeithio gan offerynnau a'r amgylchedd, er bod y gromlin yn amrywio i raddau, y casgliad cyffredinol yw, gyda chynnydd cyflymder gwynt V2 y ddwythell aer poeth, tymheredd yr aer TB wrth allfa'r ddwythell aer oer. yn gostwng, ac mae'r effaith oeri yn dda.

Trwy gyfrifo'r data arbrofol, gellir cael cyfernod trosglwyddo gwres gwirioneddol h yr arwyneb oer gyda S fel yr ardal cyfnewid gwres, y pŵer oeri Q, a'r pŵer lled-ddargludyddion oeri W. Mae'r dadansoddiad data yn dangos, pan fydd dim ond yn newid cyflymder a llif y gwynt yn allfa'r ddwythell aer oer, hy, q yn cynyddu, mae tymheredd yr aer allfa yn cynyddu ac mae'r pŵer oeri Q yn cynyddu; pan mai dim ond y pŵer lled-ddargludyddion oeri sy'n cael ei newid, hynny yw, mae W yn cynyddu, mae tymheredd yr aer allfa yn gostwng, ac mae'r pŵer oeri yn gostwng. Mae'r pŵer Q yn cynyddu; pan mai dim ond cyflymder gwynt y ddwythell aer poeth sy'n cael ei newid, hynny yw, mae'r V2 yn cynyddu, mae tymheredd yr aer allfa yn gostwng ac mae'r pŵer oeri Q yn cynyddu. Mae cyfernod trosglwyddo gwres gwirioneddol h yr arwyneb oer gyda S fel yr ardal cyfnewid gwres, h yn cynyddu gyda chynnydd V1, ac yn cynyddu gyda chynnydd V2; ond pan fydd pŵer lled-ddargludyddion oeri W yn cynyddu, mae h yn gostwng yn raddol.

Yn yr arbrawf, mae gwerth uchaf pŵer oeri Q yn cael ei fesur yn y cyflwr V2=3m/s, U=6.3V, I=4A, V1=4 m/s, sy'n profi bod angen i'r pŵer oeri ystyried yn gynhwysfawr a yw'r amodau afradu gwres yn bodloni'r pŵer cyfatebol a'r ansawdd llif aer. Maint llif, cyflymder gwynt oeri a ffactorau eraill.

3. Casgliad

Yn y papur hwn, dyluniwyd prototeip arbrofol sy'n defnyddio system rheweiddio lled-ddargludyddion metel ewyn. Yn ôl canlyniadau arbrofol a dadansoddiad ystadegol o'r data, deuir i'r casgliadau canlynol:

(1) O dan yr un amodau, po isaf yw'r cyflymder gwynt aer oer, yr isaf yw tymheredd yr aer allfa; po uchaf yw pŵer trydan y lled-ddargludydd rheweiddio, yr isaf yw tymheredd yr aer allfa; mae cyflymder gwynt dwythell aer poeth yn cynyddu, ac mae tymheredd yr aer allfa dwythell aer oer yn gostwng.

(2) O dan yr un amodau, mae cyflymder gwynt allfa'r ddwythell aer oer yn cynyddu, mae tymheredd yr aer allfa yn cynyddu, ac mae'r pŵer oeri Q yn cynyddu; mae'r pŵer lled-ddargludyddion oer W yn cynyddu, mae tymheredd yr aer allfa yn gostwng, ac mae'r pŵer oeri yn cynyddu; mae cyflymder gwynt dwythell aer poeth yn cynyddu, mae tymheredd yr aer allfa yn gostwng, mae'r pŵer oeri yn cynyddu.

(3) Cyfernod trosglwyddo gwres gwirioneddol h yr arwyneb oer gyda S wrth i'r ardal cyfnewid gwres gynyddu gyda chynnydd V1, ac yn cynyddu gyda chynnydd V2; mae pŵer y lled-ddargludyddion rheweiddio yn cynyddu, ac mae h yn gostwng yn raddol.

(4) Ar gyfer pŵer oeri is, dewiswch gyflymder aer oer is, cyflymder aer poeth uwch a phŵer trydan; ar gyfer pŵer oeri uwch, dewiswch gyflymder aer oer uwch a chyflymder aer poeth, a phŵer trydan uwch.