基于热电制冷的汽车座椅空调制冷器的设计与研究

发布时间：2023-01-15 06:59

　　随这汽车的普及以及人们生活质量水平的不断提高,人们对于汽车舒适性的要求亦越来越高,而国内市场对于能实现制冷和加热两用的汽车座椅空调系统还存在空缺。本课题提出一种基于热电制冷能实现制冷和加热两用的汽车座椅空调系统,对座椅空调系统进行选型设计,用模拟和实验相结合对座椅空调制冷器的稳态特性进行研究,并对座椅空调制冷器的瞬态过冷特性进行实验研究。本文根据在高温曝晒下汽车座椅热负荷和驾驶过程中人体背部臀部散热产生的热负荷两种工况设计,对热电制冷片、散热器和风机进行选型计算,并对冷热分离器、连接风管、控制器外壳进行结构建模,对座椅空调系统进行电气的设计选型;在几种基本制冷工况基础上提出了最优制冷工况以平衡COP和制冷量,并给出了最优制冷工况对应电流的计算公式,与实验中的最优制冷工况对应的电流对比,误差为6.29%在合理范围内,验证了公式的可靠性。通过ANSYS ICEPAK软件对汽车座椅空调制冷器进行仿真模拟,验证了选型设计的正确性,并研究热电制冷片工作电压和风机风速对制冷性能的影响;建立座椅空调制冷器的稳态实验,将模拟结果与实验结果进行对比,验证了模拟方法的准确性和模拟结果的可靠性;通过研究不同... 

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 热电制冷国内外研究现状
    1.3 热电制冷技术的应用
        1.3.1 热电制冷在工商业中的应用
        1.3.2 热电制冷在热电空调方面的应用
        1.3.3 热电制冷在汽车座椅空调的应用
    1.4 本文研究目的与内容
2 热电制冷的基本特性与座椅空调系统的设计
    2.1 热电效应基本概述
    2.2 热电制冷片稳态数学模型
    2.3 热电制冷片的设计与选型
        2.3.1 热负荷的计算
        2.3.2 热电制冷片的选型
        2.3.3 热电制冷片工作特性分析
    2.4 散热器的选型计算
    2.5 风机的选型计算
    2.6 汽车座椅空调的结构设计
    2.7 汽车座椅空调的电气设计
    2.8 本章小结
3 汽车座椅空调制冷器的稳态特性模拟研究
    3.1 引言
    3.2 汽车座椅空调制冷器模型
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 控制方程
        3.2.3 初始条件与边界条件
        3.2.4 物性参数
    3.3 模型处理
        3.3.1 计算方法及收敛条件
        3.3.2 网格划分
        3.3.3 网格无关性验证
    3.4 模拟结果与分析
        3.4.1 一种工况下的模拟云图
        3.4.2 风速和工作电压对出风口温度的影响
        3.4.3 风速和工作电压对制冷性能的影响
    3.5 本章小结
4 汽车座椅空调制冷器的稳态特性实验研究
    4.1 前言
    4.2 实验目的
    4.3 实验系统搭建
    4.4 实验步骤
    4.5 实验结果对比与分析
        4.5.1 瞬态实验结果分析
        4.5.2 工作电压和风速对空调制冷器的影响
        4.5.3 座椅空调制冷器的制冷性能研究
        4.5.4 实验结果与模拟结果对比
    4.6 本章小结
5 汽车座椅空调制冷器的瞬态过冷实验研究
    5.1 前言
    5.2 瞬态过冷实验步骤
    5.3 瞬态过冷实验结果分析
        5.3.1 脉冲幅度对过冷效应的影响
        5.3.2 基准电压对过冷效应的影响
        5.3.3 脉冲时间对过冷效应的影响
        5.3.4 风机风速对过冷效应的影响
    5.4 削弱过冷效应产生的不利温升
    5.5 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文研究工作与结论
    6.2 展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间申请专利的目录
    B.学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于半导体制冷技术的空调座椅系统设计[J]. 邹浙湘,朱铭,梁景皓.  电子设计工程. 2018(03)
[2]浅谈汽车空调座椅改装[J]. 罗宇辉.  现代职业教育. 2016(15)
[3]浅析我国制冷剂标准的发展[J]. 史婉君,张建君,鬲春利,郑冬芳,刘宏健,陈敬良.  制冷与空调. 2016(03)
[4]半导体制冷在汽车座椅中的应用[J]. 陈荣章,张羽.  上海汽车. 2016(03)
[5]半导体制冷研究综述[J]. 贾艳婷,徐昌贵,闫献国,田志峰.  制冷. 2012(01)
[6]芯片冷却中热电制冷器性能的实验研究[J]. 王衍金,罗清海,柳建祥,张鹏飞,熊军.  半导体光电. 2011(02)
[7]半导体制冷器制冷性能的综合影响因素探讨及其优化设计分析[J]. 毛佳妮,申丽梅,李爱博,汤魁.  流体机械. 2010(07)
[8]纳米复合热电材料研究进展[J]. 陈立东,熊震,柏胜强.  无机材料学报. 2010(06)
[9]CCD芯片热电制冷的非稳态传热研究[J]. 唐红民,廖胜,沈忙作,魏宏刚.  制冷学报. 2009(06)
[10]计算机芯片冷却技术的现状与发展[J]. 张德君,杨志刚,孙晓锋.  机械设计与制造. 2008(03)

博士论文
[1]基于半导体激光冷却的热电阶梯脉冲过冷特性的研究[D]. 申利梅.华中科技大学 2014
[2]实际热电制冷系统的动态特性及热—电转换过程研究[D]. 毛佳妮.华中科技大学 2013

硕士论文
[1]脉冲电压下热电制冷器瞬态过冷特性的研究[D]. 刘和锋.重庆大学 2017
[2]热电制冷应用于CPU散热的数值模拟研究[D]. 阚超.华中科技大学 2015



本文编号：3730782