flotherm_在产品开发中的应用

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1、Flotherm在产品开发中的应用艾默生网络能源毕金成蒋康涛Flotherm在TEC产品仿真分析中的应用吹风方式时风扇进口栅格模型的建立方法一种新的功率模块热仿真模型的建立方法Flotherm在TEC产品仿真分析中的应用吹风方式时风扇进口栅格模型的建立方法一种新的功率模块热仿真模型的建立方法TEC，即热电制冷，具有结构简单、体积小、启动快、控制灵活等特点，因此应用日渐广泛。热电制冷由帕尔贴效应、塞贝克效应、汤姆逊效应、焦耳效应和傅里叶效应等五种效应构成。整个TEC组件（TEA）由以下几个部分组成：若干个TEC模块（TEM），

2、冷热端散热器及风扇各一套，冷热两端之间由隔热材料填充。单个TEM由两片陶瓷基片以及若干个PN极偶对组成。其中上下两层陶瓷基片的尺寸参照实际TEM的尺寸，冷端、热端及电阻三层的高度均为极偶对实际高度的1/3，平面方向的尺寸与陶瓷基片相同。其中电阻层模拟TEM的焦耳热，按TEM实际工作电流给定发热电流，考虑电阻随温度的变化；冷热两层模拟TEM的吸放热，两个热源数值相等，符号相反。冷热两个端各包括两个热源，一个常量，一个与温度相关。塞贝克系数随温度变化而变化，在-50oC和50oC之间可以视为线性的，设为α=MT+B冷端热源：So

3、urce1:-2NI(273.15)B(W)Source2:Coefficient=2NI(273.15M+B)/V(W/K/m3)Value=0.0(oC)其中α——塞贝克系数M,B——常数T——温度N——极偶对数V——热源体积具体模型建立，可以借助Flomerics网站上提供的宏——ThermoelectricCoolerGenerator（http://www.flomerics.com/flotherm/support/supp/webparts/tec/）应用实例机柜尺寸1280mmX720mmX650mm，机柜内

4、贴保温棉，并摆放12个蓄电池。外侧散热组件电池柜外侧散热组件内侧散热组件保温棉电池a.外侧b.内侧电池柜模型TEA模型整个TEC组建模型如右图所示8个TEM内侧风机及散热器外侧风机及散热器保温层计算45度和60度两种工作环境下，TEM工作电流分别为2.6A、2.3A和2A时TEC组件的总制冷量，如下表所示。电流环境2.6A2.3A2.0A45度190186.518060度-209.8201.8更改机柜内热负荷各TEM之间间隙3mm，工作电流2A，工作环境温度为45度时，调整热负荷每节电池发热12W时，制冷量是182W;每节电

5、池发热10W时，制冷量是169.5W;每节电池发热8.5W时，制冷量是162.5W更改各TEM之间的间隙环境温度45度，工作电流2A，每个电池的发热量为8.5瓦。忽略TEM间隙的时候，TEC制冷量为158.5W各TEM间隙为3mm时，制冷量为161.3W;各TEM间隙为5mm时，制冷量为168.2W。改变内侧风扇环境温度45度，TEM工作电流2A，热负荷120W。更换内侧风扇当采用4000RPM的风扇时，整个TEC组件的制冷量为171.4W当采用3700RPM的风扇时，整个TEC组件的制冷量为169.5W实例环境温度45度，

6、TEM工作电流2.6A，每个电池热损耗8W，计算所得TEC组件的制冷量是133.7W电池柜内温度分布如图所示：实验结果环境45度，稳定7小时后测试结果，如左下图所示，1、2号电池的温升情况如右下图所示。计算结果和测量值偏差在2度之内。42.342.540.642.843.441.141.544.243.8结论1.TEC仿真结果显示，TEC随温度、工作电流等因素的变化趋势是合理的2.结合实例，仿真结果和测试数据基本吻合Flotherm在TEC产品仿真分析中的应用吹风方式时风扇进口栅格模型的建立方法一种新的功率模块热仿真模型的建

7、立方法问题的提出在对某产品做热仿真计算时发现：面阻尼紧贴风扇进口和风扇本体加阻尼两种模型的计算结果有所差别，后者功率管温升比前者高。同一现象在其他产品中也有体现。对于风扇吹风式冷却模块，原有的建模方式是风扇的进风面紧贴机壳前面板，前面板设置为平面几何体（即，不考虑其厚度）或打孔,然后建立与风扇端面相同大小的面阻尼（CollapsedResistance）叠放在风扇进风面，如图所示图2.1模型示意图风扇栅格前面板在Flotherm软件的项目管理器的目录树中，几个模型的相对位置如图所示。或图2.2目录树风扇进风栅格前面板根据软件

8、本身规定的目录树中的层次级别，下层的模型优先级别高于上层，即，下层元件模型覆盖上层，因此，一般认为目录树中风扇级别优于面板，而进风栅格优于风扇，即，风扇进口覆盖了重叠部分的面板，而栅格覆盖了风扇进风口。然而通过对几种建模方法的比较发现：这种建模方式计算的结果，与不建立栅格模型相仿，即栅格模