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二 九年六月 The Graduation Design for Bachelor s Degree Automotive Semiconductor Solar Steam Oil Tank Condenser Design Candidate Qin Wenbo Specialty Vehicle Engineering Class B05 8 Supervisor Professor Zangjie Heilongjiang Insititute of Technology 2009 06 摘 要 本次設(shè)計(jì)是對在夏季等氣溫較高時(shí) 汽車油箱中的汽油 柴油容易蒸發(fā) 產(chǎn)生的油蒸汽進(jìn)入大氣中 造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源浪費(fèi) 汽車太陽能半導(dǎo) 體油箱油蒸汽冷凝器是利用太陽能給蓄電池充電 由蓄電池驅(qū)動(dòng)裝有半導(dǎo)體制 冷芯片的油箱油蒸汽冷凝器 用于汽車油箱上汽油 柴油的油蒸汽冷凝 將油 蒸汽冷凝成液態(tài) 流回油箱 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的原理是利用半導(dǎo)體材料的溫差 效應(yīng) 當(dāng)直流電通過由兩種不同的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí) 在電偶的兩端 即可分別吸收熱量和放出熱量 如果在熱端安裝散熱裝置 吸收端就能通過熱 量輸運(yùn)制成簡單方便的制冷器 當(dāng)改變直流電極性時(shí) 又能達(dá)到制熱的效果 利用上述原理設(shè)計(jì)的溫差電制冷技器可以作為冷 熱源制成具有冷藏 熱藏 降溫 恒溫 升溫等功能的冷熱藏器 關(guān)鍵詞 太陽能 油箱 蓄電池 半導(dǎo)體冷凝器 溫度控制電路 ABSTRACT Effect of semiconductor materials when the direct current through two different semiconductor materials into the galvanic series the two ends of the galvanic difference can absorb heat and release heat if installed in the hot end cooling devices absorption side heat transport can be made through the cooler is simple and convenient when the change in DC polarity they can achieve the effect of heating the use of the above mentioned principle of the design of thermoelectric cooling technology can be as cold heat made with cold heat reservoir cooling constant temperature hot and cold temperature such as possession of device function Key words Solar Energy Tank Batteries Semiconductor Condenser Temperature Control Circuit 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 第 1 章 緒論 1 1 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 1 1 2 太陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)國內(nèi)外概況 2 1 3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4 第 2 章 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器工作原理及方案選擇 4 2 1 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 5 2 2 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的方案選擇 6 2 3 太陽能半 導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝位置 9 2 4 本章小結(jié) 9 第 3 章 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器設(shè)計(jì) 10 3 1 太陽能半導(dǎo)體冷凝器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3 2 太陽能半導(dǎo)體冷凝器的主要零件設(shè)計(jì) 11 3 3 箱體 上固定螺栓的校核 11 3 3 1 箱體底部固定螺栓的校核 11 3 3 2 散熱片固定螺栓的校核 11 3 4 本章小結(jié) 11 第 4 章 太陽能半導(dǎo)體溫度控制電路的設(shè)計(jì) 11 4 1 太陽能電路圖及電路工作原理 11 4 2 太陽能電路元器件選擇 11 4 3 太陽能溫度控制電路的計(jì)算 11 4 4 本章小結(jié) 11 結(jié)論 11 參考文獻(xiàn) 11 致謝 11 附錄 11 第 1 章 緒 論 1 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 在夏季等氣溫較高時(shí) 汽車油箱中的汽油 柴油容易蒸發(fā) 產(chǎn)生的油蒸汽進(jìn)入大 氣中 造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源浪費(fèi) 汽車太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器是利用 太陽能給蓄電池充電 由蓄電池驅(qū)動(dòng)裝有半導(dǎo)體制冷芯片的油箱油蒸汽冷凝器 用于 汽車油箱上汽油 柴油的油蒸汽冷凝 將油蒸汽冷凝成液態(tài) 流回油箱 汽車太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器安裝在油箱體上 將油蒸汽冷凝成液態(tài)流回 油箱后 不僅可以減少油蒸汽進(jìn)入大氣 減少對大氣造成的污染 還可以節(jié)省燃油 另外 汽車太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器易形成產(chǎn)品 有經(jīng)濟(jì)價(jià)值潛力和廣泛的實(shí) 用性 太陽能是新能源與可再生能源的重要組成部分 是綠色無污染的 具有取之不盡 用之不竭的特點(diǎn) 能源作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ) 與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活質(zhì)量息 息相關(guān) 在各種可再生能源中 太陽能具有其它常規(guī)能源無法相比的優(yōu)越性 太陽能 儲(chǔ)量巨大 太陽能在地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性 可就地取用 太陽能利 用具有清潔性的特點(diǎn) 其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染 1 太陽能的開發(fā)利用有著巨大的市場前景 不僅帶來很好的社會(huì)效益 環(huán)境效益 而且還有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 太陽能至少具有兩方面的優(yōu)勢 一是輸入的能量代價(jià)為零 二是排放的污染為零 這也是今天特別關(guān)注的原因 目前 對新能源 可再生能源動(dòng) 力裝置的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)大多仍沿用常規(guī)化石燃料能源裝置的指標(biāo) 如效率 功率 單 位功率成本 環(huán)保指標(biāo)等 但這些指標(biāo)對新能源動(dòng)力裝置 包括太陽能 大不一樣 應(yīng)予以不同評(píng)價(jià) 對于太陽能制冷裝置 首先要優(yōu)化的應(yīng)該是降低單位實(shí)用制冷功率 的成本 而不是提高其制冷效率 太陽能的開發(fā)利用主要有光熱利用 光伏利用 光化學(xué)利用等三種形式 光熱利 用是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能存儲(chǔ)起來 其中太陽能熱水器是光熱利用最成功的領(lǐng)域 還 有太陽房 太陽灶 太陽能溫室 太陽能干燥系統(tǒng) 太陽能土壤消毒殺菌技術(shù)等 這 些技術(shù)尤其在我國北方和西部應(yīng)用較廣 成效顯著 以太陽能電池技術(shù)為核心的太陽 能光伏利用成為太陽能開發(fā)利用中最重要的應(yīng)用領(lǐng)域 2 太陽輻射能作為一種能源 與煤炭 石油和核能等比較 有著獨(dú)具的特點(diǎn) 它的 優(yōu)點(diǎn)可概括如下四點(diǎn) 普遍 無害 長久 巨大 按照目前太陽質(zhì)量消耗速率計(jì) 太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)足以維持 600 億年 相對于人類發(fā)展歷史的有限年代而言 完全 可以說是取之不竭 用之不盡的能源 我國屬太陽能資源豐富的國家之一 輻射總量 在 3 3 103 8 4 106kJ m2 年之間 全國總面積 2 3 以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于 2000h 太陽能將成為幾十年后我國乃至全世界主要的能源之一 現(xiàn)在利用太陽能進(jìn) 行制冷的方法有許多成熟技術(shù) 但無論是太陽能吸收式 或蒸汽噴射式等等 都需要 用到氟 溴化鋰和氨等制冷劑 相比之下 半導(dǎo)體制冷的優(yōu)勢就比較明顯 現(xiàn)在利用 半導(dǎo)體制冷的產(chǎn)品也有一些 例如海爾車用冰箱等 受到了有車族的喜愛 1 2 太陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)國內(nèi)外概況 太陽能是新能源與可再生能源的重要組成部分 是綠色無污染的 具有取之不盡 用之不竭的特點(diǎn) 能源作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ) 與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活質(zhì)量息 息相關(guān) 在各種可再生能源中 太陽能具有其它常規(guī)能源無法相比的優(yōu)越性 太陽能 儲(chǔ)量巨大 太陽能在地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性 可就地取用 太陽能利 用具有清潔性的特點(diǎn) 其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染 3 太陽能的開發(fā)利用有著巨大的市場前景 不僅帶來很好的社會(huì)效益 環(huán)境效益 而且還有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 太陽能至少具有兩方面的優(yōu)勢 一是輸入的能量代價(jià)為零 二是排放的污染為零 這也是今天特別關(guān)注的原因 目前 對新能源 可再生能源動(dòng) 力裝置的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)大多仍沿用常規(guī)化石燃料能源裝置的指標(biāo) 如效率 功率 單 位功率成本 環(huán)保指標(biāo)等 但這些指標(biāo)對新能源動(dòng)力裝置 包括太陽能 大不一樣 應(yīng)予以不同評(píng)價(jià) 對于太陽能制冷裝置 首先要優(yōu)化的應(yīng)該是降低單位實(shí)用制冷功率 的成本 而不是提高其制冷效率 太陽能制冷技術(shù)發(fā)展比較快的方面是太陽能供冷供暖綜合系統(tǒng) 利用溴化鋰吸收 式制冷技術(shù)和成熟的真空管集熱器產(chǎn)品結(jié)合 比較成功地供冷供暖 建立了不少示范 工程項(xiàng)目 太陽能固體吸附式制冷技術(shù)的研究近一二十年來以有新的突破 創(chuàng)造出較 理想的實(shí)用產(chǎn)品 太陽能間隙式吸附冰箱 白天太陽能加熱的熱水供晚間使用 夜 間制冰供白天使用 太陽能連續(xù)回?zé)崾轿街票鶛C(jī)和空調(diào)機(jī)很快可以投入實(shí)際應(yīng)用階 段 4 溴化鋰吸收式制冷機(jī)目前在國內(nèi)外都有較大的發(fā)展 特別是在我國發(fā)展和應(yīng)用的 前景非常廣闊 溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作過程包括兩個(gè)部分 一部分是在發(fā)生器中 產(chǎn)生的冷劑蒸汽在冷凝器中凝結(jié)成冷劑水 經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器 在低壓下吸熱蒸發(fā) 產(chǎn)生冷效應(yīng) 另一部分是從發(fā)生器出來的濃度較高的溴化鋰溶液 經(jīng)節(jié)流和冷卻 在 吸收器中吸收產(chǎn)生冷效應(yīng)后的冷劑蒸汽 使制冷過程不斷繼續(xù) 溴化鋰溶液吸收冷劑 蒸汽后 濃度降低 由溶液泵輸送 重新進(jìn)入發(fā)生器 太陽能吸附式制冷系統(tǒng)是利用物質(zhì)的物態(tài)變化來達(dá)到制冷的目的 其制冷系統(tǒng)主 要由太陽能吸附集熱器 冷凝器 蒸發(fā)儲(chǔ)液器 風(fēng)機(jī)盤管 冷媒水泵等部分組成 白天太陽輻射充足時(shí) 太陽能吸附集熱器吸收太陽輻射能后 吸附床溫度升高 使冷卻劑從吸附劑中解吸 太陽能吸附集熱器內(nèi)壓力升高 解吸出來的制冷劑進(jìn)入冷 凝器 經(jīng)冷卻介質(zhì) 水或空氣 冷卻后凝結(jié)為液態(tài) 進(jìn)入蒸發(fā)儲(chǔ)液器 這樣 太陽能 就轉(zhuǎn)化為代表制冷能力的吸附勢能儲(chǔ)備起來 實(shí)現(xiàn)化學(xué)吸收潛能的儲(chǔ)存 太陽能的開發(fā)利用主要有光熱利用 光伏利用 光化學(xué)利用等三種形式 光熱利 用是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能存儲(chǔ)起來 其中太陽能熱水器是光熱利用最成功的領(lǐng)域 還 有太陽房 太陽灶 太陽能溫室 太陽能干燥系統(tǒng) 太陽能土壤消毒殺菌技術(shù)等 這 些技術(shù)尤其在我國北方和西部應(yīng)用較廣 成效顯著 以太陽能電池技術(shù)為核心的太陽 能光伏利用成為太陽能開發(fā)利用中最重要的應(yīng)用領(lǐng)域 5 太陽能是新能源與可再生能源的重要組成部分 是綠色無污染的 具有取之不盡 用之不竭的特點(diǎn) 能源作為國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ) 與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活質(zhì)量息 息相關(guān) 在各種可再生能源中 太陽能具有其它常規(guī)能源無法相比的優(yōu)越性 太陽能 儲(chǔ)量巨大 太陽能在地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性 可就地取用 太陽能利 用具有清潔性的特點(diǎn) 其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染 太陽能的開發(fā)利用有著巨大的市場前景 不僅帶來很好的社會(huì)效益 環(huán)境效益 而且還有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值 太陽能至少具有兩方面的優(yōu)勢 一是輸入的能量代價(jià)為零 二是排放的污染為零 這也是今天特別關(guān)注的原因 目前 對新能源 可再生能源動(dòng) 力裝置的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)大多仍沿用常規(guī)化石燃料能源裝置的指標(biāo) 如效率 功率 單 位功率成本 環(huán)保指標(biāo)等 但這些指標(biāo)對新能源動(dòng)力裝置 包括太陽能 大不一樣 應(yīng)予以不同評(píng)價(jià) 對于太陽能制冷裝置 首先要優(yōu)化的應(yīng)該是降低單位實(shí)用制冷功率 的成本 而不是提高其制冷效率 6 在致力于保護(hù)環(huán)境的今天 研制開發(fā)一種性能優(yōu)越 對環(huán)境無害的制冷技術(shù)已經(jīng) 成為全球制冷技術(shù)科學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題 所以半導(dǎo)體制冷技術(shù)具有廣闊的發(fā) 展前景 導(dǎo)體的熱電效應(yīng)主要包括 塞貝克效應(yīng) 帕爾貼效應(yīng) 湯姆遜效應(yīng) 焦耳效 應(yīng)和傅立葉效應(yīng) 而半導(dǎo)體制冷技術(shù)是利用了帕爾貼效應(yīng) 帕爾貼效應(yīng)其機(jī)理主要是電荷載體在不同的材料中處于不同的能量級(jí) 在外電場 的作用下 電荷載體從高能級(jí)的材料向低能級(jí)的材料運(yùn)動(dòng)時(shí) 便會(huì)釋放出多余的能量 反之 電荷載體從低能級(jí)的材料向高能級(jí)的材料運(yùn)動(dòng)時(shí) 需從外界吸收能量 能量在 不同材料的交接面以熱的形式放出或吸收 金屬材料的帕爾貼效應(yīng)較微弱 而半導(dǎo)體 材料的帕爾貼效應(yīng)則強(qiáng)的多 所以在實(shí)際工程中采用半導(dǎo)體制冷 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的特點(diǎn) 1 無運(yùn)動(dòng)部件 因而工作時(shí)無噪聲 無磨損 壽命長 可靠性高 2 不使用制冷劑 故無泄漏 對環(huán)境無污染 3 半導(dǎo)體制冷器參數(shù)不受空間方向的影響 即不受重力場影響 在航天航空 領(lǐng)中有廣泛的應(yīng)用 4 作用速度快 工作可靠 使用壽命長 易控制 調(diào)節(jié)方便 可通過調(diào)節(jié)工 作電流大小來調(diào)節(jié)制冷能力 也可通過切換電流的方向來改變其制冷或供暖的工作狀 態(tài) 5 尺寸小 重量輕 適合小容量 小尺寸的特殊制冷環(huán)境 7 目前 熱電制冷和機(jī)械制冷之間的差距很大 要使熱電制冷的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到和機(jī)械壓縮 式制冷一樣 必須使優(yōu)值系數(shù) z 達(dá)到 13 10 3K 1 以上 為此 世界各國的半導(dǎo)體制 冷學(xué)者均將主要精力放在尋找新的半導(dǎo)體材料上 力圖通過提高新材料的熱電性能促 進(jìn)半導(dǎo)體制冷器的應(yīng)用和發(fā)展 半導(dǎo)體制冷技術(shù)與傳統(tǒng)的制冷技術(shù)有著根本的區(qū)別 它既不用制冷劑 也不用機(jī) 械設(shè)備和管路 只要給半導(dǎo)體制冷器通上直流電 它的冷端就會(huì)迅速降溫 降溫速度 快并且容易控制 無噪音和污染 體積小 解決了許多特殊場合下的制冷問題 并能 實(shí)現(xiàn)對溫度的精確控制 例如 在化工方面 運(yùn)動(dòng)粘度測試儀的恒溫浴槽 凝固點(diǎn)測 試儀等 在電子技術(shù)方面 發(fā)熱半導(dǎo)體器件的冷卻 光電被增管的冷卻 紅外探測儀 的冷卻等 在醫(yī)學(xué)上 利用半導(dǎo)體制冷器研制成功了冷凍切片機(jī) 冷凍治療器 生化 儀等 還有精密露點(diǎn)儀 精密恒溫器等都是采用半導(dǎo)體制冷器制冷的 8 1 3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是太陽能半導(dǎo)體油箱油箱油蒸汽冷凝器 本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì) 散熱壁的設(shè)計(jì) 散熱片的設(shè)計(jì) 溫度控制電路的設(shè) 計(jì) 主要解決的問題 冷凝器的方案選擇 冷凝器的安裝位置 螺栓的校核 溫度控 制電路的計(jì)算 第 2 章 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器工作原理及 方案選擇 2 1 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的原理是利用半導(dǎo)體材料的溫差效應(yīng) 當(dāng)直流電通過由兩種不同 的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí) 在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量 如果在 熱端安裝散熱裝置 吸收端就能通過熱量輸運(yùn)制成簡單方便的制冷器 當(dāng)改變直流電 極性時(shí) 又能達(dá)到制熱的效果 利用上述原理設(shè)計(jì)的溫差電制冷技器可以作為冷 熱 源制成具有冷藏 熱藏 降溫 恒溫 升溫等功能的冷熱藏器 由 X 及 Y 兩種不同的金屬導(dǎo)線所組成的封閉線路 通上電源之后 冷端的熱量 被移到熱端 導(dǎo)致冷端溫度降低 熱端溫度升高 這就是半導(dǎo)體制冷的基本原理 半導(dǎo)體制冷是利用熱電制冷效應(yīng)的一種制冷方式 因此又稱為熱電制冷或溫差電 制冷 半導(dǎo)體制冷器的基本元件是熱電偶對 即把一個(gè) p 型半導(dǎo)體元件和一只 n 型半 導(dǎo)體元件連成的熱電偶 當(dāng)直流電源接通 上面接頭的電流方向是 n p 溫度降低 并且吸熱 形成冷端 下面接頭的電流方向是 p n 溫度上升 并且放熱 形成熱端 把若干對熱電偶連接 起來就構(gòu)成了常用的熱電堆 借助各種傳熱器件 使熱電堆的熱端不斷散熱 并保持 一定的溫度 把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱 產(chǎn)生低溫 這就是半導(dǎo)體制冷 的工作原理 太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)就是利用半導(dǎo)體的熱電制冷效應(yīng) 由太陽能電池 直接供給所需的直流電 達(dá)到制冷制熱的效果 太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)由太陽能光電轉(zhuǎn)換器 數(shù)控匹配器 儲(chǔ)能設(shè)備和半導(dǎo)體制 冷裝置 4 部分組成 太陽能光電轉(zhuǎn)換器輸出直流電 一部分直接供給半導(dǎo)體制冷裝置 另一部分進(jìn)入儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存 以供陰天或晚上使用 以便系統(tǒng)可以全天候正常運(yùn)行 太陽能光電轉(zhuǎn)換器可以選擇晶體硅太陽能電池或納米晶體太陽能電池 按照制冷裝置 容量選擇太陽能電池的型號(hào) 晴天時(shí) 太陽能光電轉(zhuǎn)換器把照射在它表面上的太陽輻 射能轉(zhuǎn)換成電能 供整個(gè)系統(tǒng)使用 把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱數(shù)控匹配 器使整個(gè)系統(tǒng)的能量傳輸始終處于最佳匹配狀態(tài) 同時(shí)對儲(chǔ)能設(shè)備的過充 過放進(jìn)行 控制 儲(chǔ)能設(shè)備一般使用蓄電池 它把光電轉(zhuǎn)換器輸出的一部分或全部能量儲(chǔ)存起來 以備太陽能光電轉(zhuǎn)換器沒有輸出的時(shí)候使用 從而使太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)達(dá)到全天 候的運(yùn)行 2 2 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的方案選擇 太陽能安裝在汽車的頂部 將吸收的太陽光能轉(zhuǎn)換成電能 給蓄電池充電 蓄電 池作為油蒸汽冷凝器中溫控電路的電源 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器有以下三種安裝方 案 方案 1 油蒸汽冷凝器安裝在油箱體上 在油箱體中部開孔 將太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器制作成一方盒 冷凝器的 底部也開孔 冷凝器的孔與油箱上的孔相連接 油蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝成液體后又流 回油箱 此方案操作簡單 結(jié)構(gòu)不復(fù)雜 可以更徹底的對油蒸汽進(jìn)行冷凝 如圖 2 1 所示 圖 2 1 半導(dǎo)體油箱蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖 1 油箱蓋 2 熱敏電阻 3 油蒸汽冷凝器 4 油箱體 方案 2 半導(dǎo)體制冷芯片安裝在油箱頸部 實(shí)現(xiàn)對油蒸汽的冷凝 將半導(dǎo)體制冷芯片安裝在油箱加油口的頸部 使揮發(fā)的汽油蒸汽通過油箱加油口 頸部的制冷芯片時(shí) 冷卻成液態(tài)汽油流回油箱中 此方案雖然結(jié)構(gòu)簡單 但對油蒸汽 不能完全徹底的冷凝 如圖 2 2 所示 方案 3 油箱外部循環(huán)制冷方式 在油箱體合適位置開兩個(gè)孔 可在與油箱蓋連接的孔頸處開孔作為燃油蒸汽的進(jìn) 氣孔 油箱最底部開孔作為回油孔 用一根導(dǎo)熱性好的金屬管將兩孔相連 在金屬管 外部用貼制冷芯片 其冷端與金屬管相接觸 熱端與散熱片相結(jié)合 在散熱片上固定 一個(gè)小風(fēng)扇 小風(fēng)扇對散熱片進(jìn)行散熱 此方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜 不能徹底對油蒸汽進(jìn)行冷 凝 在油箱外部安裝流油管也很容易造成油泄露 汽油是易燃物對車造成不安全因素 如圖 2 3 所示 圖 2 2 半導(dǎo)體油箱蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖 1 油箱蓋 2 加油孔頸部 3 制冷片 4 油箱體 根據(jù)以上各種方案的優(yōu)劣點(diǎn) 綜合分析后 選用方案 1 本設(shè)計(jì)半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝采用方案 1 即將半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝 器安裝在油箱體上 安裝在油箱頂部半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理如圖 2 4 油箱中蒸發(fā)的燃油蒸汽進(jìn)入油蒸汽冷凝器 油蒸汽冷凝器中的溫度控制電路控制半導(dǎo) 體制冷 將油蒸汽冷凝成液態(tài) 流回油箱 太陽能電池吸收太陽能 轉(zhuǎn)換成電能 通過充電電路向蓄電池充電 蓄電池作為 油蒸汽冷凝器的電源 驅(qū)動(dòng)油蒸汽冷凝器中的溫度控制電路及半導(dǎo)體制冷芯片 根據(jù)熱敏電阻采集到油箱中的溫度信號(hào) 油蒸汽冷凝器中的溫度控制電路控制半導(dǎo)體 制冷 當(dāng)溫度高于控制點(diǎn)溫度時(shí) 溫度控制電路使制冷片開始制冷 當(dāng)溫度低于控制 點(diǎn)溫度時(shí) 半導(dǎo)體芯片停止制冷 圖 2 3 半導(dǎo)體油箱蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖 1 油箱蓋 2 油箱體 3 循環(huán)金屬管 4 制冷片 圖 2 4 安裝在油箱頂部半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 2 3 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝位置 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖見圖 2 5 油箱中的燃油由于傳熱及熱輻射的作用使燃料大量揮發(fā)并導(dǎo)致壓力升高時(shí) 這些 蒸發(fā)物通過油箱體與冷凝器之間的通氣孔 進(jìn)入冷凝器 油蒸汽冷凝器將蒸汽冷凝成 液體 流回油箱 目前 汽車的油箱蓋上都有通氣器 在本設(shè)計(jì)中 將油箱蓋做成密封的 通氣器 設(shè)計(jì)在油蒸汽冷凝器的上方 2 4 本章小結(jié) 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的原理是利用半導(dǎo)體材料的溫差效應(yīng) 當(dāng)直流電通過由兩種不同 的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí) 在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量 本設(shè)計(jì) 有三種可選方案 在對三種方案的好處與壞處的對比 本設(shè)計(jì)選用第一種方案將半導(dǎo) 體冷凝器安裝在油箱體上部 圖 2 5 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖 1 油箱蓋 2 熱敏電阻 3 油蒸汽冷凝器 4 油箱體 第 3 章 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸氣冷凝器設(shè)計(jì) 3 1 太陽能半導(dǎo)體冷凝器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 油蒸汽冷凝器如圖 3 1 由散熱片 1 制冷片 2 型腳架 8 固定座 9 冷凝器壁 10 閥支座 11 空氣閥壁 12 風(fēng)扇 15 油箱體 25 等組成 油蒸汽冷凝器整體通過螺栓 27 及與它相對稱位置的螺栓固定在汽車油箱體上 油蒸汽冷凝器的上端安裝風(fēng)扇 15 風(fēng)扇固定在空氣閥支座上 11 空氣閥使油蒸汽冷 凝器的內(nèi)部與大氣相通 半導(dǎo)體制冷忒片的冷端貼在油蒸汽冷凝器壁上 用絕熱材料將半導(dǎo)體制冷片固定 密封 半導(dǎo)體制冷片的熱端與散熱片 1 相接觸 散熱片由螺栓 6 固定 制冷翅 24 是由鋁合金材料做成 安裝在油蒸汽冷凝器的內(nèi)部 制冷翅上有小孔 可以使冷凝后的液態(tài)油順利流回油箱 散熱片采用鋁合金材料 有利于傳熱 采用模具拉伸成形 散熱 片上有多個(gè)小 散熱片并列組合 增大散熱面 散熱片長 110cm 寬 50cm 它與半導(dǎo)體制冷片的熱 端相連接 散熱片由螺栓固定在冷凝器壁上 當(dāng)半導(dǎo)體制冷片開始工作時(shí) 冷端吸收 冷凝器內(nèi)部油蒸汽的熱量 熱端將熱量傳遞給散熱片 散熱片向大氣中散熱 散熱壁采用硬鋁模具拉伸成形工藝性好 散熱壁長 140cm 寬 140cm 內(nèi)部與制 冷翅連接 外部與半導(dǎo)體制冷片的冷端相連接在散熱壁下方打出的螺栓口 使冷凝器 整體通過螺栓及與它想對稱位置的螺栓固定在汽車油箱體上 當(dāng)半導(dǎo)體制冷片開始工作時(shí) 冷端吸收冷凝器內(nèi)部油蒸汽的熱量 熱端將能量傳 遞給散熱片 散熱片向大氣中散熱 安裝在冷凝器上端的風(fēng)扇 風(fēng)扇型號(hào) 9A0812G4D01 尺寸 80 80 25 電流 0 38A 電壓 12V 風(fēng)扇框架和風(fēng)葉采用注 塑一次成型 30 玻纖 級(jí)阻燃劑 風(fēng)扇安裝在冷凝器的上端 風(fēng)扇不 斷的向散熱片吹冷風(fēng) 使散熱片能夠及時(shí)散熱使散熱片能夠及時(shí)散熱不斷向散熱片吹 冷風(fēng) 使散熱片能夠及時(shí)散熱 冷凝器將油蒸汽冷凝成液態(tài)后 油液順著制冷翅上的 小孔 流回油箱 安裝在油蒸汽冷凝器上端的通氣器有直空閥和壓力閥組成 當(dāng)汽油箱內(nèi)汽油不斷 減少時(shí) 箱內(nèi)壓力下降到 0 098 Pa 以下時(shí) 直空閥門 16 被大氣壓開 空氣便進(jìn)入汽 油箱內(nèi) 當(dāng)箱內(nèi)的汽油蒸汽過多 壓力閥閥門密封圈座 13 被汽油蒸汽壓開 汽油蒸 汽經(jīng)冷凝器冷凝后在排入大氣 排入大氣的汽油蒸汽減少了 降低了大氣污染 圖 3 1 油蒸汽冷凝器 1 散熱片 2 制冷片 3 螺栓 4 螺母 5 墊圈 6 螺柱 7 墊圈 8L 型腳架 1 9 固定座 10 冷凝 器壁 11 閥支座 12 空氣閥壁 13 壓力閥閥門密封圈座 14 彈簧 1 15 風(fēng)扇 16 直空閥門 17 直空閥挺住 18 彈簧 2 19 密封圈 20 螺栓 21 螺母 22 墊圈 23 直腳架 24 制冷翅 25 油 箱體 3 2 太陽能半導(dǎo)體冷凝器的主要零件設(shè)計(jì) 1 散熱片 采用鋁合金材料 有利于傳熱 采用模具拉伸成形 散熱 片上有多個(gè)小散熱片 并列組合 增大散熱面 散熱片長 110cm 寬 50cm 它與半導(dǎo)體制冷片的熱端相連 接 散熱片由螺栓固定在冷凝器壁上 當(dāng)半導(dǎo)體制冷片開始工作時(shí) 冷端吸收冷凝器 內(nèi)部油蒸汽的熱量 熱端將熱量傳遞給散熱片 散熱片向大氣中散熱 2 散熱壁 采用硬鋁模具拉伸成形工藝性好 散熱壁長 140cm 寬 140cm 內(nèi)部與制冷翅連 接 外部與半導(dǎo)體制冷片的冷端相連接在散熱壁下方打出的螺栓口 使冷凝器整體通 過螺栓及與它想對稱位置的螺栓固定在汽車油箱體上 3 制冷片 制冷片是由兩種不同的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶 制冷片的冷端帖在油蒸汽冷凝 器墻壁上 熱鍛與散熱片相接觸 4 制冷翅