基于冷藏箱热端散热器的优化设计

王成刚，郭佳欢，韩 崇

(武汉工程大学 机电工程学院，湖北 武汉 430000)

半导体制冷，又称热电制冷，其原理为珀尔帖效应[1-2]，半导体制冷片在热端结合传统的风冷、水冷、热管等散热方式，可以有效提高制冷效率，使半导体制冷片达到的制冷温度不断降低，能满足冷藏需求。由于半导体制冷片具有机构简单、体积小、温控精准、反应迅速、无运动部件、噪音小等特点，在小型冷藏箱方面存在巨大应用潜力[3]。提高半导体制冷片制冷效率是半导体制冷技术研究的核心，相关研究主要包括两个方面：一是提高半导体材料优值系数，研究出高效半导体制冷材料；二是优化半导体制冷热端散热效率，减小半导体制冷片冷热端温差，达到优化制冷效率的效果[4]。目前，国内外的研究主要集中在前者，并且材料的优化已经到达一定程度，对制冷效率的提高不再明显；而对后者的研究主要都是对不同散热方式的研究，而对强迫风冷散热等单一散热方式进行优化的研究较少[5]。根据半导体制冷物理基础，可知，在半导体制冷片制冷过程中，冷热端温差的大小，对半导体制冷片的制冷效率与制冷量有极大的影响，如果做不好热端散热处理，则会引起热端温度不断上升，冷热端温差扩大，降低半导体制冷片的制冷效率以及制冷量，从而使半导体冷藏箱的整体制冷效果降低[6-7]。因此，热端散热优化的研究对于提高半导体冷藏箱制冷效率和制冷量来说是至关重要的[8]。……