摘要：新型固态制冷系统主要由金属泡沫散热器与固态制冷板和冷热表面相结合组成。先进行ANSYS数值模拟，然后建立横流试验台，以确定冷却效果和影响因素。后，该系统在冷却翅片的低电功率下具有高冷却功率。
键词：制冷半导体;泡沫金属;交叉管道;制冷系统分类号：TB文档标识代码：A文章编号：16723198（2013）21019702引言随着电子集成技术的飞速发展，电子设备也被朝着小进光而聪明。而，集成电子器件的小型化增加了功率密度，同时增加了散热，传统的冷却技术难以满足，因此研究高密度电子元件的散热尤为重要。流。文提出了一种基于固态制冷技术的空冷技术，与金属泡沫散热器相关联，设计了制冷系统，并利用实验模型对其制冷效果进行了测试。论基础和实验装置半导体制冷芯片是一种传热工具。电流流过其中连接有N型半导体材料和P型半导体材料的一对热电偶时，在两端之间发生热传递，从而产生温度差，形成热端和冷端。是半导体本身具有在电流通过时产生热量的电阻，这会影响热传递。个板之间的热量也被空气和半导体材料本身逆转。热端和冷端达到一定的温度差和这两个量的热传递的相等，则正，反转传热取消，而热端和冷端的温度不继续改变。此，为了获得较低的温度，可以通过散热等降低热端的温度。属泡沫是多孔金属材料，其孔隙率大于90％并具有一定的强度和刚度。些金属材料具有高透气性，大孔面积和低堆积密度。气流通过时，它具有大的接触面积，有利于热交换。导体制冷片提供制冷作用，冷凝器价格如果半导体制冷片的冷表面不能直接与散热物体接触，则自然对流传热效果好。空气表面并不重要，它附着在泡沫金属表面，以增加热交换。域，以获得强化冷交换的效果。却半导体和金属泡沫通过硅脂粘合以降低热接触电阻。分气流会降低冷却能力，形成冷空气并将热量散发到目标。表面也由气流驱动，以将热量排放到环境中。实验使用双互连的空气管道，一个用于输出冷空气，另一个用于输出热空气。扇在热风和冷风管道的入口处相互连接，以提供气流并留下必要的测量空气，安装孔等。治疗风管期间。制冷剂半导体通电时，产生温差，通过冷表面的空气流被冷却成为冷空气，并且通过热表面的空气流被冷却。
过热风管道疏散。表面温度越低，冷表面温度越低，冷却效果越好。对称的四个风力温度计对称地布置成测量所述冷气导槽（记录为T5，T6，T7，T8和在实验中单元C）的出口四个温度测量点排出空气的温度，吸入空气的温度由环境温度决定。置一个风速计来测量出口处的风速。外，在与半导体的冷表面接触的金属泡沫的表面被配置在中心对称测量的四个点，和四个热电偶点焊在铜板用于将板的温度测量铜焊接到泡沫金属的底面，并由Keithley数据采集系统收集。
集100次并分别平均（在实验中，表示为T1，T2，T3，T4，单位°C），用于计算制冷的相对传热系数。计的所述冷气导槽的温度场的数值仿真的结果是：室温为298 K（25℃）在400毫米×100毫米模拟冷气导槽*40毫米，固态制冷板在12V，6A的标称条件下运行，金属泡沫材料是铜。寸为100mm * 100mm * 40mm，为5ppi。结果可以确定制冷的理论效果。验过程中实验设备管道横有机玻璃1，2离心式风扇铜芯80W，制冷半导体（额定工作条件12V，6A）50毫米* 50毫米，电子风速计2，电子体温计风4 1，温度计玻璃，铜泡沫金属，PC，铜康铜热电偶，冰瓶，吉士利2700数据采集系统，数据采集卡，线性稳压电源。验步骤根据设计配置测试台，并在26.5℃下读取环境温度Ts（℃）。扇由220V电源供电。却导体由线性稳压电源供电。速计位于冷热风道的出风口。速由V1（m / s）和V2（m / s）测量。持V2热风管风扇风速不变，设定工作电压U或冷却半导体电流I，设定冷风管V1风扇转速，读T1~T8轮流;然后改变V2，设定冷却半导体的电压或工作电流，设置冷风管风扇风速V1，依次读取T1~T8;重复上述步骤，其中V2为0.5 m / s，1.0 m / s，2.0 m / s，3.0 m / s，3.0 m / s，4.0 m / s s，V1为0.5 m / s，1.0 m / s，1.5 m / s，2.0 m / s，2.5 m / s，3.0 m / s，3.5 m /秒，4.0米/秒，（U，I）是（1.4 V，1.0 A），（3.1V，2.0A），（46V，3.0A）（6.3V，4.0A） （8.2V，5.0A）..冷气出口TB =（T5 T6 T7 T8）的平均温度/ 4.铜板的平均温度泡沫金属的接触的底表面与上半导体的冷表面Ta =（T1 T2 T3 T4）/ 4;冷却功率是使用式H计算值* *ΔTAS = Q =的Cp *（M / T）* QΔTB和传热h，其中该方程的左侧是相对系数冷表面和右侧的热交换功率是通过空气冷却计算的冷却功率。S – 泡沫金属的底表面的面积，ΔTA= TS-TA，H与S的实际传热系数为热交换区和Cp是在室温下的比热，在从图2到图4取1.004KJ /小时。风管的风速越低，出口空气温度越低，冷却效果越好。却翅片的功率越高，冷风管出口处的空气温度越低，但是当功率达到其最大值时，管道出口处的空气温度越高。空气再次增加，因为热表面的散热条件受到限制，温度升高并且冷表面的温度也匹配。起。于经验和环境取决于经验和曲线的波动，一般的结论是随着热风管的V2风速的增加，风温Tb为冷风管出口减少，冷却效果好。过计算实验数据，可以获得具有S作为热交换表面的冷表面的实际传热系数h，冷却功率Q和冷却半导体功率W.根据数据分析，当只有冷风口的风速变化时，即随着q的增加，出口空气的温度升高，冷却能力Q增加;当仅改变冷半导体的功率，即W增加时，输出空气的温度降低，冷却功率Q增加;当只有热风管道中的风速改变时，即V2增加时，出口空气温度降低，冷却功率Q增加。
热交换面随着V1的增加而增加时，冷表面的实际传热系数h，h随着V2的增加而增大。而，随着制冷半导体的功率W增加，h逐渐减小。该实验中，在以下条件下测量冷却功率Q的最高值：V2 = 3m / s，U = 6.3V，I = 4A，V1 = 4m / s。
经证明，冷却功率必须详尽地检查散热条件是否满足相应的功率和气流质量。种因素，如流量，散热和风速。论本文开发使用实验结果和统计数据的基于金属的制冷系统和泡沫，可得出以下结论的实验原型：在相同条件下，更快的冷风是低出口空气温度越低，出口风越低温度越低，热风管道风速越高，出口处的空气温度越高冷风管很低。相同条件下，冷风管出口处的风速增加，出风口温度升高，冷却功率Q增加，冷半导体W功率增加，输出温度空气增加，冷却功率增加，空调风道的风速增加。着热交换面的增加，S表面的实际传热系数h随着V1的增加而增大，随着V2的增加而增大。冷剂半导体的功率增加和减少h。了降低冷却能力，可以选择较低的冷空气速度，较高的热空气速度和电功率，以及较高和较高的冷却速率。考文献[1]杨建民。却半导体制冷系统性能分析与实验研究[D]。昌：南昌大学，2009。2]唐英茂。属泡沫矩形通道内对流换热的经验与模拟[J]。气工程学报，2010，30（14）。[3]刘小旦，丰一会，羊雪飞张Xinxin.Expérience和在矩形通道金属泡沫[J]通过对流热传递的模拟。SSC法案，2010年，（14）。
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