本文關(guān)鍵詞：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，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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)國家缺水，26個(gè)國家嚴(yán)重缺水（包括中國），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題，我們結(jié)合太陽能光伏發(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、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，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)行了對(duì)空氣流量的控制器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并驗(yàn)證了此控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：光伏發(fā)電 半導(dǎo)體制冷 空氣取水裝置 最優(yōu)工況 取水率 優(yōu)化方案
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TV213.9;TB66
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 本課題研究背景及意義11-13
• 1.1.1 全球淡水資源匱乏11
• 1.1.2 空氣中含取之不盡的“水”11-12
• 1.1.3 太陽能資源豐富12
• 1.1.4 半導(dǎo)體制冷技術(shù)發(fā)展的必要性12-13
• 1.2 國內(nèi)外太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r13-15
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電狀況14
• 1.2.2 我國光伏發(fā)電狀況14-15
• 1.3 半導(dǎo)體制冷技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3.1 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的發(fā)展15-16
• 1.3.2 半導(dǎo)體制冷技術(shù)在工程方面的應(yīng)用16
• 1.4 空氣取水技術(shù)研究狀況和進(jìn)展16-19
• 1.4.1 主要空氣取水的方式17
• 1.4.2 冷卻結(jié)露式取水17-18
• 1.4.3 吸濕/解吸式取水18-19
• 1.4.4 空氣取水技術(shù)的意義19
• 1.5 本課題主要研究內(nèi)容19-21
• 第2章 太陽能空氣取水裝置21-43
• 2.1 水蒸氣凝結(jié)理論21-22
• 2.2 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的基本原理22-25
• 2.3 半導(dǎo)體制冷片的常見的散熱方式25
• 2.4 半導(dǎo)體制冷技術(shù)最優(yōu)工況的理論研究25-29
• 2.4.1 一般制冷工作狀況25-26
• 2.4.2 最大制冷量工作狀況26-27
• 2.4.3 最大制冷系數(shù)的工作狀況27
• 2.4.4 半導(dǎo)體制冷器件的最優(yōu)工況27-29
• 2.4.5 半導(dǎo)體制冷工況的設(shè)計(jì)與選擇29
• 2.5 太陽能空氣取水裝置的總體設(shè)計(jì)29-30
• 2.6 裝置的工作流程30-31
• 2.7 太陽能空氣取水裝置主要組件設(shè)計(jì)31-42
• 2.7.1 太陽能供電單元32-34
• 2.7.2 控制單元34-35
• 2.7.3 空氣取水單元35-42
• 2.8 本章小結(jié)42-43
• 第3章 空氣取水裝置實(shí)驗(yàn)分析43-62
• 3.1 不同的散熱方式對(duì)本裝置的制冷效果的影響43-47
• 3.1.1 空氣強(qiáng)迫對(duì)流散熱方式43-44
• 3.1.2 熱管散熱方式44-45
• 3.1.3 不同散熱方式對(duì)制冷性能影響的研究45-47
• 3.2 半導(dǎo)體中制冷片工作電流對(duì)制冷效果產(chǎn)生的影響47-58
• 3.2.1 工況一實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和分析48-49
• 3.2.2 工況二實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和分析49-50
• 3.2.3 工況三實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和分析50-51
• 3.2.4 工況四實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和分析51-52
• 3.2.5 工況五實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和分析52-53
• 3.2.6 工況六實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果和分析53-54
• 3.2.7 六種工作狀況下的綜合結(jié)果分析54-55
• 3.2.8 通過實(shí)驗(yàn)確定的制冷片最優(yōu)工況55-58
• 3.3 空氣流量對(duì)本空氣取水裝置取水效果的影響58-60
• 3.3.1 空氣流量計(jì)的選擇58
• 3.3.2 不同流量下制水量的數(shù)據(jù)采集58-60
• 3.4 裝置的取水實(shí)驗(yàn)60-61
• 3.5 本章小結(jié)61-62
• 第4章 空氣取水裝置系統(tǒng)性能的優(yōu)化分析62-70
• 4.1 系統(tǒng)的散熱方式的優(yōu)化研究62-63
• 4.2 空氣取水裝置的加工和組裝方式的優(yōu)化63
• 4.3 空氣流量的優(yōu)化控制63-69
• 4.3.1 PID 控制和模糊自適應(yīng) PID 控制64-65
• 4.3.2 空氣流量控制系統(tǒng)的分析65-66
• 4.3.3 流量控制模糊 PID 控制器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)66
• 4.3.4 輸入、輸出變量和隸屬度函數(shù)的確定66-67
• 4.3.5 模糊控制規(guī)則表的建立67-68
• 4.3.6 PID 參數(shù)在線校正68
• 4.3.7 仿真和結(jié)果分析68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 第5章 總結(jié)和展望70-72
• 5.1 論文總結(jié)70-71
• 5.2 展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 附錄77

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：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，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：332923