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半导体制冷与固体除湿结合装置的性能

半导体制冷（又称热电制冷）因为降温迅速、易于控制等优点,广泛应用在工业生产、日常生活等方面。而热端散热效 果成为制约半导体制冷效率的主要因素。半导体制冷在空气除湿领域的应用研究日趋深入，但传统的冷却除湿要求半导体冷端 温度较低，使半导体制冷效率降低。建立半导体制冷（热管排热系统）、固体吸附剂结合的除湿模型，通过6级半导体制冷与热管 散热系统的实验装置对干工况进行模拟验证,再模拟固体除湿工况在不同输入电流下的性能。模拟结果表明：当除湿量与文献 中半导体冷却除湿装置相同时，该半导体与固体除湿结合的模型的系统COP为1.78,明显高于文献中装置的COP。说明结合固 体吸附剂后可以加强传质动力提高冷端温度,从而提高系统性能。

半导体制冷是热电制冷的别称，因为半导体材料 是一种较好的热电能量转换材料，热电制冷器普遍釆 用半导体材料制成。其原理为当直流电通过具有热 电转换特性的导体组成的回路时具有制冷功能⑴。 半导体制冷有降温迅速、无噪声与污染、体积小、冷量 调节范围宽、易于控制等多种优点，已广泛应用在工 业生产、日常生活、实验装置、与军事等方面⑵O

由于半导体制冷片冷热端面的散热密度很大,可 达104W/m2,因此，良好的冷热两端热传递性能对系 统的运行十分关键。目前较好的散热方式有热 管散热系统、水冷散热、空气强迫对流散热等。

利用半导体制冷的优势对空气除湿也成为 一大研究方向，研究表明，合适的风量和半导体级数可以达到除湿目的，但冷却除湿需要较低的冷端温度 （低于被处理空气的温度），此时半导体系统效 率过低。故建立半导体除湿模型，其中用热管系统加 强换热效果，同时引入固体吸湿材料来保证除湿效果 的同时提高冷端温度，以此提高系统效率。首先用6 级半导体制冷与热管散热系统的制冷装置对该模型 的部分参数进行验证，再模拟有固体吸湿材料时的除 湿能力和效率，并与文献中两级半导体冷却除湿装置 的实验效果进行对比。

工作原理

半导体制冷主要基于帕尔帖效应,即直流电通过 两种不同导电材料的回路时，回路的一端接触面上放热、另一端接触面上吸热。此外，直接相关的还有焦 耳效应和傅里叶效应，多种效应作用下形成温度较低 的冷端和温度较高的热端，冷端可用来制冷。冷端的 制冷效果和效率与半导体制冷材料性能、热端的散热 情况、系统电流、冷热端温度等直接相关。目前较好 的散热方式有热管散热系统、空气强迫对流散热、水 冷散热等。

当冷端温度较低时可直接对空气冷却除湿，但此 时空气出口温度偏低且制冷系统效率偏低。而固体 吸湿材料对水蒸气分子吸附或脱附实现除湿与再生， 其除湿作用主要与吸湿材料含水率、空气相对湿度相 关，即其除湿不需要低于空气的温度。因此，若 将半导体制冷与热管散热、固体吸湿相结合,将可实 现散热、除湿的性能。

电加热元件的分类是什么？

　电热元件产品类别繁多，惯例种类，电热合金，电热资料，微波加热设备，不锈钢电热板，电磁感应热设备，电加热管，电***，电热板，电热带，电热缆，电热盘，电热偶，电加热圈，电热棒，电伴热带，电加热芯，云母发热片，陶瓷发热片，钨钼制品，硅碳棒，钼粉，钨条，电热丝，网带，还有许多电热元件种类。电热铸件是电热元件的又一个分类，例如铸铝，铸铜，铸铁加热器，PTC发热体，蒸汽散热管。电阻带远红外辐射加热器用于烘道、烘房、烘箱的加热设备，相关工业电缆桥架，电加热器，电热锅炉，锅炉用电热管，烘箱用电热管，翅片电加热管，防爆电加热器，贮罐电加热器，高温陶瓷电加热器，分子筛电加热器，循环式电加热器，履带式电加热器，热水电加热器，流体循环式电加热器。

1、电热丝

　　电热丝是****早呈现的一种电热元件，它是以电热为基本作业原理来完成****转化的。电热丝虽然为传统电热元件，但至今尚未被替代，现在电热丝仍然在各个领域，特别是工业出产及实验室被广泛运用。电热丝在近年来多选用铁铬铝合金和镍铬合金，铁铬铝合金的****高温度现已到达了1400℃。电热丝的基础上，近些年开展出了电热棒、电热盘、电热片等电热元件，但它们的实质仍然是电热丝，其原理也脱离不了电热。电热丝的优点是加热温度和耐热温度高，技术成熟、易于制作且便利配套使用于各种电热设备。电热丝的缺陷是它的****转化率较低，发热进程中伴随着发光进程，因而电能转化率只能到达60%到70%。

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无源、无线传感技术在自动除湿装置中的应用

借鑒采用无源无线的工作方式

无源无线传感器主要是通过无线的通信方式使传感器与 数据釆集端联通起来，无需电池无需电线，更好的做到了电气 分离。一般传感器设计较小，安装简单，寿命较长。因此可以解 决高温高湿度环境下危害性物质对机器设备以及电缆造成的 绝缘性降低的问题。借鉴国网浙江德清县供电公司在开关柜 内设置无源无线温度传感器的成功设计，可以在开关柜工作 室、开关柜内、电缆沟内多处设豈无源无线湿度传感器，打造 更绝缘更安全的工作环境闵。

采用射频信号进行无线数据的 传输，打造无线的数据釆集装置。这项技术也可用在对湿度数 据的传输上，使数据进行自动化传输，从而达到湿度值的实时 监控。

通过无线温度传感器、无线湿度传感器将实时监测的数 据传输到计算机系统中，然后对这业数据信息进行智能识别。 通过计算机主机系统将各处温度值识别后进行固定的运算处 理，可分析出柜内外的相对湿度差、柜内设备间的湿度差、柜 内与电缆沟的湿度差等回。如果出现过潮的情况，则会出发报 警装置，同时启动除湿器装置进行除湿措施。除湿装置一般与计算机主机的控制系统相连，如果出现 湿度达到***值时，计算机控制系统将会发出信号和指示'，除 湿器接收到指示后将自动进行柜内除湿设置。