基于半导体制冷技术的空气取水装置的实验研究

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1、杭州电子科技大学硕士学位论文基于半导体制冷技术的空气取水装置的实验性研究研究生：许辉指导教师：刘光宇教授2014年12月DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheExperimentalStudyoftheAirIntakeDeviceBasedontheSemiconductorRefrigerationTechnologyCandidate: Hui  XuSupervisor: Prof.Guangyu L

2、iuDecember，2014杭州电子科技大学硕士学位论文摘要水是生命之源，是人类生存所必须的基本物质。据调查，目前世界上已有100个国家缺水，26个国家严重缺水（包括中国），40%的人口遭受缺水之苦。为了解决日益严重的淡水资源匮乏问题，我们结合太阳能光伏发电技术、半导体制冷技术以及空气取水技术，提出了一种新的取水方式，即太阳能半导体空气取水，并且设计制造出了本新型空气取水装置的原型机，对本装置进行了详细的实验性研究与分析，具体实施内容如下：第一部分：首先，详细研究了水蒸汽冷凝的理论、半导体制冷的原理和半导体

3、制冷的工况，提出了半导体制冷的最优工况理论。然后，结合以上理论和经验，设计并制作出了太阳能半导体空气取水装置的原型机，本装置主要包括空气取水单元、控制单元和电力单元这三个单元。最后，分别对这三个单元的设计进行了详细的介绍，其中着重介绍了空气取水单元的设计。在制冷片的选择上进行了实验的验证，并且创新性的设计了换热器来回收系统的冷量，大大提高了本装置单位能量的取水率。第二部分：为了获得较好的取水效果，我们对影响本空气取水装置的工作性能的因素进行了实验性研究。从某种意义上说，制冷量越大，本装置的产水量就越多，但我们

4、提出了制冷系统最优工况的概念-既能保证较小的耗能，又能获得较大的制冷系数。在本装置的基础上，首先通过实验确定了热管散热器作为本装置的最佳散热方式，然后在此散热方式下对在不同电流工作下的制冷效果做了深入的探讨，确定了最优工况下的工作电流值。通过实验确定了进入冷凝室的最优空气流量。最后基于以上的实验研究，确定了本系统的一些最优工作参数值，进行了空气取水试验，验证了本装置的可靠性。第三部分：针对本空气取水装置存在的一些不足，提出了一些优化解决的方案。首先，出于对本装置便携轻巧的需求，把热管散热器作为本装置的散热机构

5、，但通过一些学者的实验研究可知，半导体制冷片的最佳的散热方式并不是热管散热而是水冷散热，然后对这种散热方式进行了研究分析。其次，针对本装置的设计加工问题，提出了改进的方案。最后，针对本装置现有的空气流量控制提出了用自适应模糊PID控制的理论，进行了对空气流量的控制器进行了结构设计，并验证了此控制系统的稳定性。关键词：光伏发电，半导体制冷，空气取水装置，最优工况，取水率，优化方案I杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTWater is the source of life, and it is also 

6、the basic substance of human existence. According to the survey, there are 100countries which is shortage of water in the world, and there are 26 countries that is in a state of severe water shortages(including China), 40% of the population suffers from a s

7、hortage of water. To solve the increasingly serious problem that is lack of freshwater resources ,we combine solar photovoltaic technology, semiconductor refrigeration technology and air intake technology, we propose a new air intake mode, namely semiconduc

8、tor solar air intake, and we design and manufacture of this new air intake system prototype, and the unit carried out a detailed analysis of experimental studies and specific implementations , the spec