热电在冰箱中的应用

　　这种冰箱主要用于医学和生物学中，用以储藏医药和生物组织。热电堆由12个热电对组成，工作电流9A，电压1．8V。当环境温度为27。c时，工作腔内的温度为4℃。电源开关合上后，经80min，冷、热端的温度达到额定温差的90％。冰箱底部有一专门的动力区，交流电经变压器降压后，进入半导体整流器，整流后输入半导体热电堆中制冷。

　　有一种便携式的家用冰箱，适宜于野外工作人员使用。这种冰箱的电压为12V，可用汽车蓄电池供电。一台工作腔容积小于O．03m³的家用冰箱，其工作电流约为2～3A。为了提高家用冰箱的制冷系数，在热电堆的热端散热器外面装有微型风扇，进行强制冷却。

　　近年来，由于太阳能电池的发展，有人研制了太阳能冰箱，由太阳能电池1产生的电能，一部分经过二极管输入冰箱的热电堆中，另一部分输入蓄电池内，供晚上或阴天制冷用。电堆冷端的吸热器4吸收工作腔内的热量，实现制冷。电堆热端的热量通过热端散热器6向外散发。为了加强热端的散热，在热端散热器下面装有风扇。工作腔外壁为泡沫塑料绝热层2，具有良好的保温性能。

　　热端与散热器基部的温差，冷端与冷端吸热器表面的温差。腔内中心部分的温度。室外环境温度为。从热端散发的热量，经过散热器的导热热阻和空气的对流换热热阻。排入温度的大气中。从空气传入冰箱内部的热量，经过绝热壁外侧的对流换热热阻月。，绝热壁的导热热阻冗*，以及绝热壁内侧的对流换热热阻，传入温度的工作腔内。再经过冷端吸热器表面的对流换热热阻和冷端吸热片的导热热阻，传入冷端。

　　太阳能冰箱的制冷系数，是设计时的一个重要参数。因为提高制冷系数后，可以减少太阳能电池的面积和尺寸，使成本显著下降，因而常以冷冻设备最大制冷系数工况作为设计工况。当热电堆热端用强制通风散热时，热端温度受散热器结构及风扇流量的影响。加强散热可以降低热端温度，从而提高制冷系数，降低电能的消耗，但加强散热引起风速及流动阻力的增加，使消耗于风扇的电能增长，因此需对散热器进行优化设计，使热电堆及风扇的总耗电量最小。

　　通过优化计算，使目标函数，最小。优化计算时假定从周围气体漏入冰箱工作腔内的散热量固定不变。实际上，降低漏热量是提高冰箱性能的十分重要的措施，为此应采用绝热性能良好的隔热材料。国内常用的材料为聚氨脂发泡塑料，其导热系数为O．029W／(m·K)。图4—4为一台冰箱漏热率Q*与冰箱内、外温差的实验曲线。实验时环境温度为40。C，冰箱内部容积为6×10～m。。这台冰箱采用174个热电对组成热电堆，输入功率4W。