基于半導(dǎo)體制冷技術(shù)的空氣取水裝置的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、水是生命之源，是人類生存所必須的基本物質(zhì)。據(jù)調(diào)查，目前世界上已有100個(gè)國(guó)家缺水，26個(gè)國(guó)家嚴(yán)重缺水（包括中國(guó)），40％的人口遭受缺水之苦。為了解決日益嚴(yán)重的淡水資源匱乏問(wèn)題，我們結(jié)合太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)、半導(dǎo)體制冷技術(shù)以及空氣取水技術(shù)，提出了一種新的取水方式，即太陽(yáng)能半導(dǎo)體空氣取水，并且設(shè)計(jì)制造出了本新型空氣取水裝置的原型機(jī)，對(duì)本裝置進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)性研究與分析，具體實(shí)施內(nèi)容如下：
　　第一部分：首先，詳細(xì)研究了水蒸汽冷凝的理論、

2、半導(dǎo)體制冷的原理和半導(dǎo)體制冷的工況，提出了半導(dǎo)體制冷的最優(yōu)工況理論。然后，結(jié)合以上理論和經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)并制作出了太陽(yáng)能半導(dǎo)體空氣取水裝置的原型機(jī)，本裝置主要包括空氣取水單元、控制單元和電力單元這三個(gè)單元。最后，分別對(duì)這三個(gè)單元的設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，其中著重介紹了空氣取水單元的設(shè)計(jì)。在制冷片的選擇上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，并且創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)了換熱器來(lái)回收系統(tǒng)的冷量，大大提高了本裝置單位能量的取水率。
　　第二部分：為了獲得較好的取水效果，我們

3、對(duì)影響本空氣取水裝置的工作性能的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性研究。從某種意義上說(shuō)，制冷量越大，本裝置的產(chǎn)水量就越多，但我們提出了制冷系統(tǒng)最優(yōu)工況的概念-既能保證較小的耗能，又能獲得較大的制冷系數(shù)。在本裝置的基礎(chǔ)上，首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了熱管散熱器作為本裝置的最佳散熱方式，然后在此散熱方式下對(duì)在不同電流工作下的制冷效果做了深入的探討，確定了最優(yōu)工況下的工作電流值。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了進(jìn)入冷凝室的最優(yōu)空氣流量。最后基于以上的實(shí)驗(yàn)研究，確定了本系統(tǒng)的一些最優(yōu)工作參

4、數(shù)值，進(jìn)行了空氣取水試驗(yàn)，驗(yàn)證了本裝置的可靠性。
　　第三部分：針對(duì)本空氣取水裝置存在的一些不足，提出了一些優(yōu)化解決的方案。首先，出于對(duì)本裝置便攜輕巧的需求，把熱管散熱器作為本裝置的散熱機(jī)構(gòu)，但通過(guò)一些學(xué)者的實(shí)驗(yàn)研究可知，半導(dǎo)體制冷片的最佳的散熱方式并不是熱管散熱而是水冷散熱，然后對(duì)這種散熱方式進(jìn)行了研究分析。其次，針對(duì)本裝置的設(shè)計(jì)加工問(wèn)題，提出了改進(jìn)的方案。最后，針對(duì)本裝置現(xiàn)有的空氣流量控制提出了用自適應(yīng)模糊PID控制的理論，進(jìn)