一种基于Peltier效应的空气能源电饭煲设计方案

屈宇琛，李嘉婉，孙宇迪，侯翔天，丁连博，冯松

（南华大学，湖南 衡阳 421000）

0 引言

烹饪的过程会消耗巨大的能量用以给食物加热，烹饪是人们消耗能源的一大途径。厨具的热效率较低会浪费大量的能源，典型的燃气类灶具的热效率仅能保证达到50%以上，电器类灶具的情况相对较好，热效率能达到80%左右。目前对于厨具热效率优化研究很多，但传统的加热方式热效率不能大于100%，提升厨具的热效率已经接近极限。设计一种空气能源的电饭煲，利用Peltier效应，在电能加热的同时，从空气中吸收热量用于加热。基于现有的半导体制冷技术，电饭煲的热效率可以超过100%，提升至110%以上。相较于传统的电器类厨具提升了30%以上的热效率，具有显著节热效率果。

1 加热组件设计

半导体制冷器是一种基于Peltier效应的新型制冷器件。同常规的压缩式制冷方式相比，半导体制冷技术具有无运动部件、无噪音、体积小、质量轻、无污染、寿命长、易于实现小型化、集成化和可靠性高等特点。半导体制冷器结构如图1所示。

图1 半导体制冷器结构

半导体制冷器能够承受的最高温度依据型号不同在100℃到200℃之间不等。由于热传导的功率是正比于温度梯度的，但半导体制冷器能达到的最高温度被制约于200℃以下，且在200℃以内的温度下，半导体制冷器的温度越低，其工作状态和稳定性越高。相比于常规的加热器件可以达到更高的温度，这需要设计、生产导热能力更优越的材料以保证足够的加热功率。……