[發明專利]一種熱電制冷裝置性能測試系統及測試方法

有效

• 申請號: 201610108136.3
• 申請日: 2016-02-26
• 公開（公告）號: CN105486533B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 段煉;韓吉田;孔令健;張濤;陳常念;曹琳琳;孫鋼
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明涉及制冷領域，特別是涉及一種熱電制冷裝置性能測試系統及測試方法。

背景技術

熱電制冷也被稱為半導體制冷、帕爾貼制冷，是一種以半導體材料為基礎的制冷方式。通過在熱電制冷元件的兩端加載直流電源，熱電制冷元件的兩端就會出現一冷一熱的現象，如果改變電流的方向，冷熱兩端還會互換。19世紀初人們就發現了熱電制冷現象，但直到1960年前后熱電制冷裝置才開始有所發展。近年來，隨著熱電制冷領域研究的不斷深入，熱電制冷裝置在國防、航天、科研、醫療衛生等領域得到了較廣泛應用。已有研究表明，在某一溫差下,熱電制冷裝置制冷量隨熱端散熱強度的增加而提高,但熱端散熱強度增大到一定程度后對制冷量的影響就趨于平緩。因此，通過測量某一運行狀態下熱電制冷裝置的散熱量和制冷量，可以判斷該裝置是否具有通過提高熱端散熱強度來改進其制冷性能的空間，對整個熱電制冷裝置的優化設計及經濟運行都具有重要意義。但是，現有熱電制冷裝置的測試設備大多是針對熱電制冷片的性能測試進行的，而熱電制冷裝置的實際換熱性能測試方面還存在著一定的不足。尤其是通用于不同冷熱端換熱方式、對各種熱電制冷裝置的實際制冷量、熱端散熱量、實際工作效率等參數均可測試的性能測試系統還存在著一定的技術空白。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于不同冷熱端換熱方式、可測量熱電制冷裝置實際制冷量、熱端散熱量、實際工作效率、制冷元件性能等參數的熱電制冷裝置性能測試系統及測試方法。

為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種熱電制冷裝置性能測試系統，包括測試艙，測試艙內部由上到下設有相通的穩壓層、測試層和回風層，待測熱電制冷裝置設于測試層內，穩壓層設有與送風風道連接的送風口，回風層設有與回風風道連接的回風口，回風風道與送風風道之間設有溫濕度控制裝置；測試層內設有用于對待測熱電制冷裝置熱端換熱的熱端恒溫換熱器和用于對待測熱電制冷裝置冷端換熱的冷端恒溫換熱器，熱端恒溫換熱器和冷端恒溫換熱器與測試層內空氣接觸的表面設有溫度測量裝置，熱端恒溫換熱器和冷端恒溫換熱器各自的進口段均設有流量測量裝置。

所述熱端恒溫換熱器和冷端恒溫換熱器均為內部可供換熱介質流通的換熱腔體，熱端恒溫換熱器和冷端恒溫換熱器與待測制冷裝置接觸的表面開有微型凹槽，凹槽內設置有溫度測量裝置，實現對待測熱電制冷裝置制冷元件熱端和冷端溫度的測量；熱端恒溫換熱器和冷端恒溫換熱器與測試層內空氣接觸的表面設有溫度測量裝置，可實現對熱端恒溫換熱器和冷端恒溫換熱器表面溫度的測量；熱端恒溫換熱器和冷端恒溫換熱器的換熱介質進出口處均設有溫度測量裝置，可實現對換熱介質進出口溫度的測量；熱端恒溫換熱器和冷端恒溫換熱器各自的進口段均設有流量測量裝置，流量計測量冷端和熱端的流量，通過溫度和流量的測量實現熱端散熱量及制冷量參數的測定。

此外，測試艙設有密封操作門，打開密封操作門可放置或取出待測熱電制冷裝置，所述密封操作門包括密封和鎖死裝置，用于關閉密封操作門時時保持測試艙內密封狀態。

進一步地，所述溫濕度控制裝置包括空氣處理艙，空氣處理艙從送風口至回風口之間依次設有風機段、加濕段、表冷段和加熱段，送風裝置為送風風機，放置于風機段內，風機段通過送風風道與送風口連接向穩壓層，進而向測試層內提供均勻和穩定的測試環境。

進一步地，所述表冷段內設有表冷器，表冷器的制冷劑進口與節流閥連接，節流閥與干燥過濾器連接，干燥過濾器與冷凝器的出口連接，制冷劑出口與壓縮機連接，壓縮機與冷凝器的進口連接。

進一步地，所述加濕段內設有加濕噴頭，加濕噴頭與蒸汽發生器連接。

進一步地，所述穩壓層開有與真空抽氣泵連接的真空抽氣口。

進一步地，所述熱端恒溫換熱器與恒溫熱介質槽連接，連接的管路上設有熱水泵；所述冷端恒溫換熱器與恒溫冷介質槽連接，連接的管路上設有冷水泵，所述熱端恒溫換熱器的換熱表面溫度可一直維持在相對穩定的預設溫度狀態下，與待測熱電制冷裝置的熱電制冷元件熱端直接接觸并吸收熱量；所述冷端恒溫換熱器的制冷表面溫度可一直維持在相對穩定的預設溫度狀態下，與待測熱電制冷裝置的熱電制冷元件冷端直接接觸并吸收冷量。

進一步地，所述恒溫熱介質槽放置于熱水恒溫水浴中，所述恒溫冷介質槽放置于冷水恒溫水浴中；可通過改變熱水恒溫水浴和冷水恒溫水浴內的水溫，調節恒溫熱介質槽和恒溫冷介質槽內的換熱介質溫度，并保持該溫度的相對穩定。

其中，熱端恒溫換熱器和冷端量恒溫換熱器設于測試層內，熱水恒溫水浴與冷水恒溫水浴設于測試艙外。