第五篇 热电致冷器与热管(电子设备热设计)

电气设备的热管理与散热技术的最新进展在当今科技飞速发展的时代，电气设备在各个领域的应用日益广泛，从消费电子到工业制造，从通信设备到新能源汽车，无一不依赖高效可靠的电气设备。

然而，随着电气设备性能的不断提升和集成度的逐渐增加，其发热问题也变得愈发严重。

过高的温度不仅会影响设备的性能和稳定性，还可能缩短设备的使用寿命，甚至引发安全隐患。

因此，电气设备的热管理与散热技术成为了保障设备正常运行的关键因素。

近年来，这一领域取得了一系列令人瞩目的进展，为电气设备的发展注入了新的活力。

一、电气设备热产生的原因及影响电气设备在工作过程中，电能的转换和传输不可避免地会产生热量。

例如，在集成电路中，电子的流动会与晶格发生碰撞，导致能量损耗并转化为热能；在电机中，电流通过绕组时的电阻损耗以及铁芯中的磁滞和涡流损耗都会产生大量的热。

此外，设备内部的元件之间以及元件与周围环境之间的热阻也会阻碍热量的散发，进一步加剧了温度的升高。

高温对电气设备的影响是多方面的。

首先，它会降低电子元件的性能，例如导致电阻值的变化、电容的漏电增加以及半导体器件的载流子迁移率下降等，从而影响设备的精度和可靠性。

其次，高温会加速材料的老化和氧化，缩短设备的使用寿命。

在极端情况下，过高的温度还可能导致设备的短路、起火甚至爆炸，造成严重的安全事故。

二、传统散热技术及其局限性为了应对电气设备的发热问题，传统的散热技术主要包括自然对流散热、强制风冷散热和液冷散热等。

自然对流散热是最简单也是最常见的散热方式，它依靠空气的自然流动来带走热量。

这种方式无需额外的动力装置，成本低，但散热效率也相对较低，适用于发热量较小的设备。

强制风冷散热则通过风扇等装置强制推动空气流动，增加了空气与散热表面的接触速度和流量，从而提高了散热效率。

然而，风扇的运行会产生噪音，而且在一些灰尘较多的环境中，风扇容易吸入灰尘，影响散热效果。

液冷散热则利用液体的高比热容和良好的导热性能来吸收和传递热量。

关于新能源汽车冷却系的参考文献统新能源汽车的研发，可有效改善传统燃油汽车所造成的环境污染问题，通过零污染、零排放，与我国可持续发展战略相一致。

基于此，文章对新能源汽车动力电池为切入点，从气体介质、液体介质、相变介质三方面，对新能源汽车动力电池冷却技术进行探讨，仅供参考。

新能源汽车的研发，通过电力能源取代传统燃油能源，可有效实现能源的节约，减少尾气排放，进一步符合我国节能环保工作的开展。

此外，在汽车充电桩设施的布局下，可满足新能源汽车的续航需求，为电力能源与机械能源之间的转换提供基础保障。

但电池装置在长时间驱动状态下，电能与热能之间的比例将呈现出负增长现象，当电池热能的产生高于热能输出时，则将加剧电力能源的损耗，缩减电池装置的使用寿命。

电池冷却技术的应用，则可为电池装置进行热量管理，通过不同技术工艺、介质材料等，及时将电池装置产生的热量进行分散，以提高电池生命周期，为企业创造更为的经济利润。

所谓新能源汽车动力电池，就是为新能源汽车提供动力的一种电源。

就目前的市场来看，用来为新能源汽车提供动力的电源主要包括镍氢电池、铅酸电池、燃料电池和锂电池。

镍氢电池这种蓄电池的性能十分良好，具体应用中，可按照高压镍氢电池以及普通镍氢电池来进行划分。

在新能源汽车中，该动力电池的主要应用优势是放电功率大、记忆效应小、使用寿命长、可循环使用。

凭借着这些优势，这种动力电池已经在很多新能源汽车制造企业中得到了广泛应用。

比如，在日本丰田汽车公司所生产的普锐斯新能源汽车中，就将这种蓄电池用作了动力电池。

目前，这种蓄电池的发展已经比较成熟，我国也在其原材料加工方面具备了较为成熟的技术。

因此，在新能源汽车的生产中，这种蓄电池已经成为了一个主要的动力来源方向。

新能源汽车动力电池的冷却技术分析：就目前来看，在新能源汽车动力电池的具体应用中，其冷却技术主要包括气体介质冷却技术、液体介质冷却技术、相变介质冷却技术、热电制冷技术以及热管制冷技术。

热电制冷系统热力学优化分析及节能应用和开发一、本文概述随着全球能源需求的日益增长和环境保护的迫切需求，热电制冷系统作为一种高效、环保的制冷技术，正受到越来越多的关注和研究。

热电制冷技术利用热电材料的热电效应实现热能与电能的相互转换，具有无噪声、无振动、无制冷剂泄漏等优点，因此在许多领域具有广泛的应用前景。

然而，热电制冷系统在能效、成本等方面仍存在一些挑战，限制了其在实际应用中的推广。

本文旨在对热电制冷系统的热力学优化进行深入分析，并探讨其在节能应用和开发方面的潜力。

文章首先介绍了热电制冷技术的基本原理和发展现状，然后重点分析了热电制冷系统的热力学模型和优化方法，包括材料性能优化、系统结构优化、控制策略优化等方面。

在此基础上，文章进一步探讨了热电制冷系统在节能应用和开发中的实际应用案例，如智能家居、数据中心、医疗设备等领域的应用。

通过本文的研究，旨在为热电制冷系统的热力学优化提供理论支持和实践指导，推动热电制冷技术在节能和环保领域的应用和发展。

也希望引起更多研究者和工程师的关注，共同推动热电制冷技术的创新与发展。

二、热电制冷系统热力学基础理论热电制冷，又称热电冷却或佩尔捷效应制冷，是一种基于热电材料（如半导体）中电流和热能之间转换的制冷技术。

这种技术的主要理论基础是热电效应，特别是塞贝克效应和佩尔捷效应。

塞贝克效应描述了当两种不同的导体或半导体连接形成一个闭合回路，并在两个接点处维持不同温度时，回路中将产生电势差的现象。

这个电势差可以通过测量两个接点之间的电压来得到，它的大小取决于两种材料的性质以及接点之间的温度差。

热电制冷系统利用这个效应，通过改变电流方向，使得热量从冷端传递到热端，从而实现制冷效果。

佩尔捷效应则是塞贝克效应的逆过程。

当电流在热电材料中流动时，热量会在材料的两端产生，一端吸热，另一端放热。

通过控制电流的大小和方向，我们可以控制热量在材料两端的分布，从而实现制冷或加热的效果。

热电制冷系统的热力学基础理论主要围绕这两个效应展开。

热管换热器设计计算及设计说明书第一章热管及热管换热器的概述热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。

具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。

将热管散热器的基板与晶闸管等大功率电力电子器件的管芯紧密接触，可直接将管芯的热量快速导出。

热管传热技术于六十年代初期由美国的科学家发明[1］,它是利用封闭工作腔内工质的相变循环进行热量传输，因而具有传输热量大及传输效率高等特点。

随着热管制造成本的降低，尤其是九十年代前后随着水碳钢热管相容性问题的解决，热管凭借其巨大的传热能力，被广泛应用于石油、化工、食品、造纸、冶金等领域的余热回收系统中.热管气—气换热器是最能体现热管优越性的热管换热器产品，它正在逐步取代传统的管壳式换热器。

热管气-气换热器是目前应用最广泛的一种气—气换热器.我国的能源短缺问题日趋严重，节能已被提到了重要的议事日程。

大量的工业锅炉和各种窑炉、加热炉所排放的高温烟气，用热管气—气换热器进行余热回收，所得到的高温空气可用于助燃或干燥,因此应用前景非常广阔。

据有关报道称，我国三分之二的能源被锅炉吞噬，而我国工业锅炉的实际运行效率只有65%左右，工业发达国家的燃煤工业锅炉运行热效率达85％，因此，提高工业锅炉的热效率，节能潜力十分巨大。

如果我国锅炉的热效率能够提高10％，节约的能耗则相当于三峡水库一年的发电量，做好工业锅炉及窑炉的节能工作对节约能源具有十分重要的意义[2~6].利用热管气—气换热器代替传统的管壳式气—气换热器,一方面,能够大大提高预热空气进入炉内的温度，降低烟气温度,从而大大提高锅炉的热效率；另一方面,热管气—气换热器运行压降非常小，有时甚至不需要增加引风机等设备，从而使得运行费用大大降低. 1。

1 热管及其应用热管是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内工质的蒸发与凝结来传递热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。

热管计算示例范文热管是一种有效传导热量的热传导设备，主要应用于高功率电子器件、空调制冷设备、热电设备等领域。

为了更好地了解热管的工作原理和计算方法，我们将通过一个热管计算示例来详细介绍。

假设我们要设计一个用于电子器件散热的热管，并希望通过计算得到其工作参数。

首先，我们需要收集以下几个参数：1.散热功率（Q）：这是热管需要承载的热量大小，可以通过电子器件的功率和热量传导系数计算得到。

2.热管长度（L）：这是热管的长度，一般由实际应用场景来确定，也可以根据散热需求来进行优化。

3.热管内径（Di）和外径（Do）：这是热管的内外直径，一般选择成标准尺寸。

内径决定了热管的工作流体量，外径决定了热管的总体积和表面积。

4.热管工作流体：常见的工作流体有水、乙二醇、氨等，选择合适的工作流体需要考虑其热导率、表面张力和蒸发潜热等参数。

有了这些参数后，我们可以开始进行热管的计算。

首先，我们需要计算热管的表面积和长度。

表面积可以通过内外直径计算得到，长度则根据实际情况来确定。

接下来，我们可以根据热管的工作原理来进行热阻的计算。

热阻是指热量在热管中传递时的阻碍程度，可以分为内部热阻和外部热阻两部分。

内部热阻是指热量在热管内部传递时的阻碍，其计算公式为：Ri = ln(Do/Di) / (2πkL)，其中Do和Di分别为热管的外径和内径，L为热管的长度，k为工作流体的热导率。

内部热阻越小，热量传递效果越好。

外部热阻是指热量在热管的外部传递时的阻碍，其计算公式为：Re=1/(hA)，其中h为热传导系数，A为热管的表面积。

外部热阻越小，热量能更快地散发到周围环境中。

最后，我们可以通过计算热管的总热阻来确定其散热性能。

总热阻的计算公式为：Rt=Ri+Re，其中Ri为内部热阻，Re为外部热阻。

总热阻越小，热管的散热性能越好。

通过上述计算，我们可以得到热管的工作参数，如内外径、长度、工作流体等。

这些参数将对热管的热传导性能和散热效果产生较大影响，需要进行合理选择和优化设计。

制冷制冷装置毕业设计论文目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)第1章蒸气压缩式制冷的热力学原理1.1 蒸汽压缩式制冷的理想循环...............................1.2 蒸汽压缩式制冷理论循环的热力计算...................... .第2章制冷装置的换热设备-冷凝器........................................................2.1 冷凝器的种类、构造及工作原理............................2.1.1 水冷式冷凝器…………………………………………………..2.1.2 空冷式冷凝器………………………………………………2.1.3 蒸发式冷凝器………………………………………………….2.2 冷凝器的选择计算.......................................第3章制冷压缩机...............................................3.1 塞式压缩机的种类及型式.................................3.2 活塞式制冷压缩机的总体及主要零部件.....................第4章制冷装置的换热设备-蒸发器............................4.1 蒸发器的种类、基本构造及工作原理........................4.2 蒸发器的选择计算.......................................第5章蒸发器的设计计算................................5.1 原始数据..................................................5.2 设计步骤…………………………………………………………………. 第6章冷凝器的设计计算.......................................6.1 原始参数.................................................6.2 设计步骤................................................第7章蒸汽压缩式制冷系统........................7.1 氟利昂系统流程.........................................7.2 氟利昂系统工作原理......................................第8章辅助设备 ......................................8.1 储液器...............................................8.2 气液分离器..............................................8.3 过滤器和干燥器.........................................8.4 油分离器..........................................8.5 集油器............................................8.6 不凝气体分离器......................................8.7 安全装置............................................结论致谢参考文献.......................................................绪论“制冷”就是使自然界的某物体或某空间达到低于周围环境温度，并使之维持这个温度。