半导体冷凝除湿效率验证报告.pdf

《半导体冷凝除湿效率验证报告.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、半导体冷凝除湿效率验证报告王永林王卫中2010-3-22摘要：通过对冷凝除湿原理的研究和产品特定的使用要求，提出并验证以下设计规则：1.热端散热能力比冷端至少高一倍以上（散热能力包括散热面积、接触面热容量和风流动性）；2.在结构一定的情况下制冷功率有最高限制，简单增加功率反而使除湿效率下降；3.冷凝后的低温空气导入散热端，提高热端散热效果；4.冷凝端进风量对除湿量有很大影响，但不同温湿度条件下最佳点不同。5.在上述验证结果的基础上提出进一步的设计方案。特别说明：影响除湿效率的因素很多，各因素之间又相互影响，针对具体某个产品的设计，只能优先确定首要顾及的因素，再在此基础上通过实

2、测，确定其它相关设计参数，依据规则一步一步最终确定全部部件的结构、参数。一.试验模型及说明风机进风口散热片冷凝片水漏口说明：1.鉴于设想产品厚度的限制，所以结构上采用顶部抽风的方式；2.5个温度测量点：冷端铝片中心、热端铝片中心、冷端下部空气、排风口空气和室温；3.风速和制冷功率，分别用二个直流电源独立调整。第1页共5页二.最佳状态除湿效率（输入功率：20-33W，选用制冷片：TEC1-12705T125）试验日期环境温度℃环境湿度RH%试验时间h除湿总量mL每小时除湿量mL/h2010-1-192253%－60%15604.02010-1-202262%－70%151006

3、.72010-1-2122-2375%－82%151308.72010-2-522-2370%－74%161308.132010-2-92382%－85%1519012.7三.重要因素间的关联1.制冷片功率与冷热端温度关系右图为TEC1-12705T125制冷片在环境22.5℃、58％RH条件下测出的不同功率对应的冷热端温度。制冷片功率增加，热端温度将会相应增加；冷端温度随功率增加，先降低后缓升；功率增加直接带来冷热端的温差上升；冷端温度最低点对应的为最佳功率；功率增加1，散热量增加1.5-1.6，当功率增加到一定程度，受散热能力的限制，温差上升率逐步下降；在某一功

4、率对应的温差下，如果提高散热能力降低热端温度，就直接使冷端温度下降，提高除湿效率。2.冷端进风量对除湿量的关系风机功率不变，保证散热风量基本稳定，调整流经冷凝片风量大小，此实验周期很长，并且由于实验环境很难保证重复一致，此曲线是在大量数据基础上整理修正绘制，仅仅反映一种趋向。冷端风流量过高，有利一面是加快与空气的热交换速度，另一方面也提升了冷端的温度，致使与空气的温差减少而降低热交换速度（极端状态是冷端温度等于或高于露点，则毫无冷凝效果）；同样原理，冷端风量过低虽然冷端温度能远低于露点，但不能与大量空气交换热量，同样除湿效率低，所以存在一个最佳风量的选择。明确这层关系，使我们

5、在最后选择风机和工作电压上有重要的指引作用。第2页共5页四．半导体制冷片选择（参见附录一）鉴于最大功率选择范围、接触面积、电压范围和市场价格、尺寸的通用性等综合因素，推荐选择TEC1-1270XT125系列规格。1.最大电流有3A-15A全规格，可以依据不同规格除湿机，在不改变结构件尺寸的前提下满足选择；2.最高电压高，达到15.2V，如果选择常用的电压规格（12V）以下工作电压，有效延长寿命和效率；3.接触面积40mmX40mm，更有效的交换热量；4.此系列制冷片市场上用量大性价比最高。五.冷凝片和散热片冷凝片和散热片就交换热量而言，基本规则是相同的，即总面积大、底材厚热

6、容量大（关键热阻低）效果好。冷凝片由于会凝结水珠，所以翅片间距≮4mm为原则，否则翅片间水珠相连，影响水珠向下跌落。在冷端风速、制冷功率、热端散热条件一定的前提下，冷凝片的总面积并非越大越好，面积越大冷端吸热速度快温度会越高。热端的散热面积要远大于冷端面积；因为除了从冷端吸收的热量需要散发翅片间距≮4mm外，还有输入功率直接产生的焦耳热需要散发。为了降低热量传递通道的阻力即降低热阻，要求“通道”足够的宽、热容量足够的大，就是铝材尽可能的厚，特别是直接接触发热体部位，对整个散热影响最敏感；为了增加与空气的热交换面积，需要足够多的翅片；实际上，由于成本、重量、风道阻力等因

7、素，上述二个规则永远无法充份满足。以预设的铝散热机壳50W制冷输入功率为前提，参考相应的数学模型计算，推荐如下散热结构，关键尺寸：翅片中心间距3mm，底厚处6mm，薄处4mm。六.其它：表面疏水和亲水处理鉴于冷凝片表面水珠的积聚，形成对空气热交换的阻碍，设想对冷凝片表面进行疏水处理以获得除湿效率的提高。参照相关疏水原理，对铝表面微米-纳米结构的粗糙处理，再用低能高分子材料表面涂覆，成功制成超疏水表面。但用于本实验上，超疏水状态并没有带来预期的效果。分析：由于超疏水结构是利用微孔内吸附的空气形成“气垫