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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型車載半導(dǎo)體空調(diào)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 車載半導(dǎo)體空調(diào)是將半導(dǎo)體制冷方式應(yīng)用到汽車空調(diào)上的一種綠色環(huán)保無污染的空調(diào)裝置，結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠，可在無制冷劑、無壓縮式制冷組件的情況下，保證汽車內(nèi)部溫度達(dá)到的舒適性溫度。
- 詳細(xì)介紹：
- 本文在大量閱讀國內(nèi)外關(guān)于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)半導(dǎo)體制冷材料、半導(dǎo)體制冷工況、半導(dǎo)體制冷裝置散熱（冷）方式及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的研究。首先本文針對(duì)車載空調(diào)進(jìn)行冷負(fù)荷計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算出的冷負(fù)荷確定出合理的送風(fēng)量以及送風(fēng)溫差；其次選擇出適合車載半導(dǎo)體空調(diào)的散熱及散冷方式，并針對(duì)裝置各部件進(jìn)行新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：選擇循環(huán)水冷方式進(jìn)行散熱，而散冷選擇空氣強(qiáng)制對(duì)流方式，并在其風(fēng)道內(nèi)部加入翅片，以增大其換熱面積，解決了半導(dǎo)體空調(diào)可能出現(xiàn)送風(fēng)溫度不均勻的問題；然后根據(jù)以上思路設(shè)計(jì)了新型車載半導(dǎo)體空調(diào)設(shè)計(jì)軟件，通過該軟件可以設(shè)計(jì)出多種適用于不同車型、不同冷量需求、不同工況下的車載半導(dǎo)體空調(diào)；最后根據(jù)多種設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化選擇，在保證滿足制冷量的基礎(chǔ)上，搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該新型車載半導(dǎo)體空調(diào)的出風(fēng)溫度可以達(dá)到15℃，符合汽車空調(diào)的舒適度使用要求。本文設(shè)計(jì)的車載半導(dǎo)體空調(diào)對(duì)解決傳統(tǒng)半導(dǎo)體空調(diào)制冷效率不理想的問題提供有效的技術(shù)指導(dǎo)，極具理論和應(yīng)用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 隨著汽車空調(diào)的應(yīng)用普及，傳統(tǒng)的壓縮式汽車空調(diào)在運(yùn)行過程中需要消耗主發(fā)動(dòng)機(jī)10%-15%的動(dòng)力，直接影響汽車的加速性能和爬坡能力，與此同時(shí)空調(diào)的制冷能力也受汽車行駛速度的影響，如果汽車發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，汽車內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)也立即停止運(yùn)行，致使汽車空調(diào)無法滿足乘客的舒適性要求。而本次設(shè)計(jì)的新型車載半導(dǎo)體空調(diào)可以很好的解決傳統(tǒng)汽車空調(diào)帶來的以上問題，首先它的動(dòng)力來源并非汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)，而是發(fā)動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作帶動(dòng)發(fā)電機(jī)而輸出電能給汽車空調(diào)進(jìn)行供電。其次半導(dǎo)體制冷無需制冷工質(zhì)，無噪音，無泄漏，無污染，屬于安全環(huán)保的制冷方式。 此次設(shè)計(jì)的水冷式半導(dǎo)體汽車空調(diào)不僅需要克服半導(dǎo)體制冷自身的效率較低的現(xiàn)狀，同時(shí)也滿足了送風(fēng)溫差保持在15℃等汽車空調(diào)的最基本設(shè)計(jì)參數(shù)，并對(duì)水冷式半導(dǎo)體汽車空調(diào)從理論設(shè)計(jì)到實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行較系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- (1)與傳統(tǒng)的汽車空調(diào)的制冷方式相比，本次設(shè)計(jì)的新型車載半導(dǎo)體空調(diào)應(yīng)用的制冷技術(shù)并非傳統(tǒng)的壓縮式制冷技術(shù)，而是結(jié)構(gòu)原理簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、無制冷劑、無噪音、無污染的半導(dǎo)體制冷技術(shù)。由于半導(dǎo)體制冷效率不是很理想，更適合小功率式制冷，而本次設(shè)計(jì)應(yīng)用在汽車空調(diào)上屬于較大功率的制冷，所以就需要較大程度優(yōu)化制冷片的結(jié)構(gòu)布置。 (2)和以前的半導(dǎo)體汽車空調(diào)相比，本次設(shè)計(jì)的新型車載半導(dǎo)體空調(diào)的散熱方式有所不同，以往汽車空調(diào)的熱端散熱一般采用風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流散熱，效率低，而且也無法保證冷熱端溫度。本次設(shè)計(jì)熱端散熱采用水冷散熱，不但效率高，而且系統(tǒng)簡單，使用壽命長，維護(hù)費(fèi)用低。本裝置的風(fēng)道采用矩形風(fēng)道，并在風(fēng)道內(nèi)部加上換熱翅片以增大其與冷端的換熱面積。本裝置選擇在最優(yōu)工況的條件下進(jìn)行工作，即在設(shè)計(jì)出的這個(gè)工況下運(yùn)行既可得到較理想的制冷量，也具有較高的半導(dǎo)體制冷效率。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實(shí)物、圖紙、圖片
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- (1)水冷散熱方式的選擇及水冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 本設(shè)計(jì)的熱端散熱采用的是水冷散熱方式，解決了以往風(fēng)扇強(qiáng)制對(duì)流無法保證熱端溫度不穩(wěn)定及熱端溫度過高的問題。 (2)風(fēng)道的設(shè)計(jì)計(jì)算。 本裝置的風(fēng)道設(shè)計(jì)是在傳熱學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，將風(fēng)道內(nèi)部加入翅片，以增大其換熱面積，避免了可能出現(xiàn)送風(fēng)溫度不均勻的問題。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該車載半導(dǎo)體空調(diào)器以保證空調(diào)的出風(fēng)口溫度在10℃左右。 (3)新型車載半導(dǎo)體空調(diào)設(shè)計(jì)軟件的設(shè)計(jì)。 基于Visual Basic可視化程序設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)并試運(yùn)行車載半導(dǎo)體空調(diào)設(shè)計(jì)軟件，可以為不同需求量、不同型號(hào)的汽車進(jìn)行車載半導(dǎo)體空調(diào)的設(shè)計(jì)并輸出滿足需求的空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
同類課題研究水平概述
- 早在19世紀(jì)初，物理學(xué)家賽貝克和珀?duì)栙N先后發(fā)現(xiàn)了溫差電流現(xiàn)象和溫度反常現(xiàn)象，并開始進(jìn)行熱電制冷的相關(guān)研究。上個(gè)世紀(jì)50年代初正當(dāng)半導(dǎo)體電子技術(shù)日益發(fā)展的時(shí)候，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料具有良好的熱電性能。從二十世紀(jì)60年代的開始，半導(dǎo)體制冷就已經(jīng)開始應(yīng)用于潛水艇、艦艇、軍用電子車輛空調(diào)等國防與航天領(lǐng)域，以上設(shè)備的主要影響因素是設(shè)備結(jié)構(gòu)、可靠性、穩(wěn)定性及其適應(yīng)性。 我國半導(dǎo)體汽車空調(diào)的發(fā)展起步時(shí)間比較早，而且發(fā)展速度比較快。早在1993年賀孝敏就設(shè)計(jì)了太陽能汽車降溫裝置。該降溫裝置主要包括太陽能電池和半導(dǎo)體制冷器兩部分，半導(dǎo)體制冷器安裝在汽車殼體上，主要由半導(dǎo)體制冷片、散熱片、電絕緣板、風(fēng)扇和散熱管組成。半導(dǎo)體制冷器的熱端通過散熱片與外界空氣進(jìn)行自然流動(dòng)散熱。冷端產(chǎn)生的冷量由風(fēng)扇通過散熱管送入車內(nèi)，進(jìn)行循環(huán)制冷。 綜合國內(nèi)外對(duì)半導(dǎo)體汽車空調(diào)的研究，可以得出以下幾個(gè)結(jié)論: （1）國內(nèi)對(duì)半導(dǎo)體汽車空調(diào)的研究集中在空調(diào)系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)以及其冷熱端的散熱方式的選擇，而很少有真正涉及散冷方式的選擇以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算。 （2）有關(guān)半導(dǎo)體汽車空調(diào)方面的研究的文章主要介紹的是半導(dǎo)體制冷的優(yōu)越性，幾乎沒有涉及半導(dǎo)體制冷工況的選擇會(huì)對(duì)系統(tǒng)的影響，而由于半導(dǎo)體制冷效率的不理想工況的選擇也是半導(dǎo)體汽車空調(diào)所需解決的難題。
