基于半导体制冷高精密恒温循环冷却系统实验研究

发布时间：2018-03-27 12:27

  本文选题：半导体制冷　切入点：机械压缩制冷　出处：《南京理工大学》2016年硕士论文

【摘要】：传统高精密恒温控制系统主要以压缩机为温控器件,因为压缩机不可零点启动和压缩机频繁启停会影响温度控制的精确性和稳定性,故本文提出一种基于半导体制冷技术的高精密恒温循环冷却系统(简称HPCTCSRT),该系统主要以传统机械压缩制冷为辅助,半导体制冷为核心,维持某一精密环境下温度的高精度控制；试制了一台8kW精密恒温冷水机组和一台3kW半导体制冷冷水机组,并在不同工况下对机组进行了实验测试。精密恒温冷水机组基于机械压缩式制冷方式,以直流变频压缩机配合可控硅精确调节电加热为温控器件和采用制冷量与电加热量双向趋近调节方法,研究了最大负荷工况、低温工况下机组的可靠性和供水温度的稳定性以及分析了设计工况下供水温度的稳定性,实验结果表明机组可有效的控制水温的波动且稳定度为±0.03℃。半导体冷水机组通过较高稳定度(±0.1℃)的冷却水冷却半导体热端时,对半导体系统进行了不同工况下性能分析和供水温度稳定性分析及抗干扰能力测试。实验结果表明,半导体系统在名义工况下COP为0.73。当半导体散热端冷却水为20℃时,供水温度由12℃升高至16℃,半导体COP增加了24%；供水温度由16℃升高至20℃,半导体COP增加了9%。当半导体供水温度为20℃,冷却水温度由30℃降低到25℃,半导体COP增加了5%；冷却水温度由25℃降低到20℃,半导体COP增加了10%。当供水温度12℃～20℃时,随供水温度降低,冷热端温差增大和末端负载增加使供水温度波动性增大,但稳定度均有效控制在±0.01℃以内；当半导体系统分别受到2kW瞬间热负载冲击时,其响应时间分别为l00s和120s,且平衡后稳定度为±±0.01℃。将两套系统进行联机测试,在受到外界干扰情况下,研究系统制冷量与电加热量消除外界干扰、维持水温稳定的能量调节方式。精密恒温冷水机组在提供稳定度为±±0.03℃冷却水冷却半导体热端时,半导体冷水机组供水温度稳定度达到±0.005℃。将传统压缩制冷进行改进与半导体制冷相结合,充分解决了传统高精度恒温控制系统所带来的控制精度不高和不稳定性的问题,可为精密环境下温度控制研究及技术改进提供参考依据。
[Abstract]:The traditional high - precision thermostatic control system mainly uses the compressor as the temperature controller , because the non - zero start of the compressor and the frequent start and stop of the compressor can affect the accuracy and stability of the temperature control .
A 8kW precision constant temperature water chiller and a 3kW semi - conductor refrigerating and cooling unit were fabricated and the unit was tested under different working conditions . The results showed that the performance and stability of water supply temperature and the stability of water supply temperature were analyzed under different working conditions . The results showed that the performance of the semiconductor system under different working conditions and the stability of water supply temperature were analyzed .
When the temperature of the water supply is 20 鈩，

本文编号：1671525