熱電熱泵干衣機(jī)的研制摘要：熱電制冷因?yàn)橹评湫瘦^低，難以在一般民用建筑空調(diào)/制冷領(lǐng)域推廣，但熱電系統(tǒng)作為熱泵目的使用時(shí)，相對(duì)于直接電加熱形式，則不失為一種節(jié)能形式；依據(jù)熱電熱泵原理，研制了干衣機(jī)樣機(jī)，參照類似家用電器性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求，建立了實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)；分別針對(duì)不同工況進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，依據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)作了性能分析，指出了進(jìn)一步優(yōu)化樣機(jī)的方向；測(cè)試表明，熱電熱泵干衣機(jī)具有節(jié)能、環(huán)保、安全兼?zhèn)涞膬?yōu)勢(shì)，而且系統(tǒng)簡(jiǎn)單，調(diào)控便利，工作方式人性化，給人們生活帶來(lái)更大便利。關(guān)鍵字：熱電熱泵干衣機(jī)節(jié)能環(huán)保0.引言熱電制冷又稱半導(dǎo)體制冷，具有無(wú)工質(zhì)、無(wú)運(yùn)轉(zhuǎn)部件、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于控制等獨(dú)特優(yōu)越性，在恒溫控制、電子設(shè)備冷卻以及軍事、航天等特殊領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用；但目前因其受熱電材料溫差電性能的限制而制冷效率較低，受熱電模塊生產(chǎn)工藝的限制而成本較高，大大限制了這項(xiàng)技術(shù)在一般民用建筑空調(diào)或制冷場(chǎng)合的應(yīng)用。熱電熱泵是將熱電制冷系統(tǒng)作致熱用途時(shí)的一種稱呼，半導(dǎo)體熱電器件的這種雙重用途具有重要的使用價(jià)值，在適當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)，具有較高的致熱系數(shù)，相對(duì)于直接以焦耳熱形式加熱的電熱裝置而言，不失為一種節(jié)能途徑[1]。陰冷、雨濕天氣，衣服等物件因久晾不干而給人們帶來(lái)煩惱，普通電烘干機(jī)因?yàn)殡姾拇螅嬖诎踩[患，產(chǎn)生噪聲、濕氣污染，使衣服皺縮等缺憾而難以推廣，熱電熱泵干衣機(jī)克服了普通電干衣機(jī)的不足，為家電節(jié)能提供了新思路，同時(shí)拓展了熱電系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域。1.熱電熱泵的力能模型當(dāng)熱電單元模型用作熱泵時(shí)，其力能模型[1]如圖1所示：為方便討能，作如下假定：(1)等截面直電臂結(jié)構(gòu)熱電單元模型電偶臂的側(cè)面被絕熱；(2)冷端溫度維持在Tc恒定不變，熱端放出的熱量Qh被用來(lái)加熱媒體Tc＜Th；(3)兩器件臂的材料均勻，其性能參數(shù)隨溫度的變化可以忽略不計(jì)；(4)電路中的湯姆遜熱可以忽略不計(jì)。在上述條件成立時(shí)，有關(guān)量如下：功率消耗：（1）帕爾帖熱：（2）總熱功率，即制熱量：（3）熱傳導(dǎo)：（4）熱電熱泵和致冷器的差別在于：焦耳熱的一半傳到冷端，會(huì)使致冷器的效率降低，對(duì)于熱泵，一半焦耳熱將附加到熱端，而使效率得到提高。致熱功率：（5）致熱系數(shù)：（6）眉最大致摧熱系數(shù)或：桃耳并?。ú?穗）偏最大產(chǎn)丙熱量具：棋制浴菊（擋8先）民式中：度Δ寫T轉(zhuǎn)=德T跌h最-謎T福c宣熱泵致煌熱系數(shù)華η我、溫差貪Δ啞T鈴以及優(yōu)占值遷Z絨之間的宅關(guān)系如浩圖杜2豐所示。傾由患圖雨2陰可見(jiàn)：丸致熱系瞧數(shù)紛在鳴1.彎5譜～踩7.著0奔之間，魚(yú)即斤比本1.聯(lián)0棚大得多雄，熱電憑熱泵作溜為一種利節(jié)能途脅徑是很漲有希望瞎的。線優(yōu)老值鐮Z奧代表了值熱電材蔥料的一雀種特性附，綜合督了有關(guān)棋材料的摩電學(xué)和暮熱學(xué)兩折方面的斃因素，達(dá)它從根劣本上決錫定了熱癥電器件球的效率武。目前屠，工程冬上應(yīng)用潔的熱電噴材料的螺優(yōu)值的甚大致范搞圍為惰：巧1.驕5茂～區(qū)3.0判×10萬(wàn)-3惡K概-1拔。似2樹(shù).沃熱電熱掩泵干衣引機(jī)的研設(shè)制戴熱電制億冷模塊星通適當(dāng)辜直流電侄后，一史個(gè)端面尋制冷吸謠熱，另貨一個(gè)端健面制熱掩放熱，盤這就是法熱電熱陽(yáng)泵現(xiàn)象殲。由上碧述熱電貼熱泵力推能分析示可知，啦要提高調(diào)熱泵效蝦率，應(yīng)露當(dāng)從三況個(gè)方面利著手：理（爐1揭）提高旋熱電材候料優(yōu)值基系數(shù)；沫（挑2店）減少焦系統(tǒng)工優(yōu)作溫暢差社Δ繩T絹；段（瞇3掏）提高深熱電堆讓片冷、住熱端溫者度平均邀值。從建工程應(yīng)肯用的角嚼度分析秀，熱電耕材料的調(diào)優(yōu)值不沿足一時(shí)幅難以克合服；系焰統(tǒng)工作占溫差一夸方面受續(xù)工作條黃件的制墾約，同勸時(shí)受系刮統(tǒng)冷、確熱端熱藏傳遞的臉制約；多熱電堆寬片冷、作熱端溫咬度平均寨值則受愛(ài)工作條憑件和熱業(yè)電堆片序的許可殺工作溫司度范圍直的限制筋。婆依據(jù)熱闊電熱泵巾原理，剖研制的捉熱電熱浙泵干衣租機(jī)的工的作流程匪如優(yōu)圖扭3門所示。響干衣機(jī)流由冷端秋散熱器燥、熱電帽制冷片星、熱端妖散熱器拍、送風(fēng)換道、烘廉干室、里回風(fēng)道撲、風(fēng)機(jī)船、電路假單元、贏接水盤倍等主要磁部件組挖成，流鵝程圖為帥簡(jiǎn)單起秩見(jiàn)，沒(méi)殖有標(biāo)出內(nèi)風(fēng)機(jī)等弄部件。律設(shè)備運(yùn)久行時(shí)，魂在風(fēng)機(jī)肌作用下叨，氣流滅被熱端諷散熱器督加熱后上，熱氣卻流經(jīng)過(guò)耀送風(fēng)道蘋進(jìn)入烘歲干室，輔適當(dāng)?shù)南錃饬魉偕叨韧ㄟ^(guò)忍衣料縫舍隙帶走鏟水分，彈然后，木溫度較澆高的高析濕氣體吼由回風(fēng)軋道進(jìn)入袋冷端散在熱器，信冷卻、奏冷凝放鬼熱后排云出，在幟熱泵作仗用下，犬溫濕氣劈流在冷初端放出覽的熱量爐被回收鋒，與消企耗的電盟功率共摸同作用籠，通過(guò)綠熱端熱徐交換器速加熱氣診流用于訊烘干室對(duì)干燥衣福料。勁由于冷塞、熱端哪氣流介湖質(zhì)溫差綠非常小塵，因此煤，分別求通過(guò)冷預(yù)、熱端仙熱傳遞石過(guò)程后悔，熱電倘制冷片東的實(shí)際仍工作溫舒差也比跌較??；徐組裝過(guò)焦程中，鹽散熱器鴿基準(zhǔn)面妻通過(guò)精來(lái)磨工藝招保證了慚平整度框，同時(shí)塘，散熱聽(tīng)器與熱太電制冷拌片結(jié)合閘面之間譽(yù)的接觸狼面涂抹尺導(dǎo)熱脂雞，有效泰地減少便熱傳遞踐過(guò)程中制因?yàn)榻勇∮|熱阻遣引起的岔寄生溫茄差；為緒了實(shí)驗(yàn)犯改裝方妹便，散枯熱器和糾熱電制就冷片之并間采用妹螺釘固使定，螺怨釘套塑耽料套管鏡和隔熱筆墊圈，臨有效地辯減少了腦熱橋引再起的效滔率損失期。慢散熱器努散熱面扁積與熱瞧泵冷、音熱端熱揪傳遞功絹率之間暖的匹配伯經(jīng)過(guò)經(jīng)壺過(guò)計(jì)算偉機(jī)程序市在典型薪工況下鉛進(jìn)行了趟優(yōu)化配酷置。遠(yuǎn)熱電模艦塊采用銷串、并升聯(lián)方式枝相結(jié)合裕的混聯(lián)榜方式，傍以直流梨電供電虎；市電敞通過(guò)整燒流電路駁整流，尊要求波融紋（脈封動(dòng)）系材數(shù)少施于陪10露%清。側(cè)熱電制抗冷的運(yùn)黃行分為含最大產(chǎn)連冷量工張況和最曠大效率燥工況。線最大效浙率工況攔意味著僻熱電制醉冷模塊切最經(jīng)濟(jì)只地工作喊，而最獄大產(chǎn)冷續(xù)量工況汁則保證鎮(zhèn)具有最斷大的產(chǎn)逆冷量。鞭作為熱菠電熱泵房干衣機(jī)心，是將川熱電制忌冷片作仙為熱泵猛加熱用捷，從通著常的衣撞服干燥江用途考魄慮，緒在憶圖神3報(bào)所示的幟特殊流茶程下，賓冷、熱董端溫差醒不超雖過(guò)滅3斧0毯℃湖，考慮井常年運(yùn)羽行，高夏效率應(yīng)著該是首勒要追求栽的目標(biāo)忌，系統(tǒng)燃按照最漁大效率筋模式設(shè)耍計(jì)，以襪達(dá)到節(jié)桶能的目涉的。蛾在熱電渾材料優(yōu)隱值受到吸制約的思現(xiàn)實(shí)條客件下，織該樣機(jī)楊通過(guò)獨(dú)期特的循幣環(huán)流程寄創(chuàng)造性節(jié)地減少衣了冷、諒熱端之恰間的工妨作溫差頌，同時(shí)杜提高了娃冷、熱碑端溫度什平均值攝，既符年合設(shè)備折運(yùn)行的忠工作條朱件和工插藝要求才，又滿因足熱電牌制冷片啦的工作尺許可溫務(wù)度范圍尿。這種巨形式的性干衣機(jī)避與普通極電干衣意機(jī)比較預(yù)，系統(tǒng)兵簡(jiǎn)單，日控制方砍便精確伸，消除秒了排氣愿對(duì)房間吹的熱、澡濕污染逼，同時(shí)悟有較高拉的能效喝系數(shù)，剃因而，疑具有節(jié)嘗能、環(huán)靜保、安蔬全兼?zhèn)浍F的優(yōu)勢(shì)斧。居與普通戴電干衣批機(jī)比較致，在工殃作方式線上熱電合熱泵干喝衣機(jī)更勻加人性哀化。普窄通電干叮衣機(jī)是突將待干筋燥衣服詳疊成團(tuán)化后放置步于滾筒伙式烘干旗箱，為貴了受熱脈均勻，田滾筒高柏速轉(zhuǎn)動(dòng)謊，因此晶引起振動(dòng)動(dòng)和噪列聲，又甲導(dǎo)致干貝燥后的霧衣服皺嘴縮變形筍，需要柳從新熨撫燙，更陪增添了芽麻煩和趕浪費(fèi)了摔能源；仆而熱電朗熱泵干阻衣機(jī)在匹干燥過(guò)扛程中，呢衣服用歇普通衣絹架懸掛圓于烘干請(qǐng)室中，鞏干燥的狐熱空氣攀在適當(dāng)秤的氣流寫速度下飯通過(guò)衣繪料縫隙冊(cè)帶走水壇分使衣棵服變得勉干爽，勝因而衣用料不變眨形，無(wú)尊須從新肌熨燙。幣3味.地?zé)犭姛岵”酶梢戮貦C(jī)樣機(jī)牌性能測(cè)非試?yán)矘訖C(jī)經(jīng)誓過(guò)設(shè)計(jì)求、加工傍、組裝相后，參霉照普通的電干衣課機(jī)的相藍(lán)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)銷[2]煉，建立陶了樣機(jī)跟性能測(cè)象試系統(tǒng)就，實(shí)驗(yàn)姿數(shù)據(jù)整牛理后如慎圖動(dòng)4鑼～貼6迷所示：趕圖泰4債是送風(fēng)蘇速爪度花1.2少m/具s氏，濕衣呈服初始召總重胡量消3.1基5kg盲,雞設(shè)定烘億干室溫椒度蹤3淺8閃℃語(yǔ)，初始門輸入功摧率分別裝為校300郊W岡、兆400宵W按時(shí)，樣悔機(jī)實(shí)際朋運(yùn)行時(shí)立，烘干衣室內(nèi)溫狀度、功情率消耗口隨運(yùn)行憑時(shí)間變撐化的情籌況。辛圖而5得是送風(fēng)爐速博度箏1.2綁m/舟s泉，濕衣析服初始地總重住量可3.1警5kg懼,裕初始輸販入功率醫(yī)為視300負(fù)W釀，設(shè)定席烘干室羊溫度分僻別跡為扭3戰(zhàn)8男℃珠、智4奮0纏℃墳時(shí)，樣趴機(jī)實(shí)際樂(lè)運(yùn)行時(shí)補(bǔ)，樣機(jī)搞每?jī)?示0大分鐘階捎段除濕瞞量、能鑄效系數(shù)謠隨運(yùn)行波時(shí)間變莊化的情造況。趕圖姐6裕是濕衣怠服初始虎總重間量全3.1呢5kg迫,參初始輸恥入功率掩為渣300懲W臣，設(shè)定吉烘干室努溫度產(chǎn)為洲3垮8排℃耕，送風(fēng)劉速度分教別蠟為栗1.2虛m/臥s這、門0.9積m/突s如時(shí)，樣認(rèn)機(jī)實(shí)際沈運(yùn)行時(shí)欣，樣機(jī)培每圣3叛0指分鐘階寬段除濕優(yōu)量、能寬效系數(shù)顯隨運(yùn)行宣時(shí)間變?nèi)缁那橄麤r。略結(jié)合實(shí)香驗(yàn)記錄嫩，分析克圖傷4西～范6娘的數(shù)據(jù)絹，我們啊可以得掀出以下腿結(jié)論：討（尚1偏）運(yùn)蹄初始輸挪入功率補(bǔ)較大時(shí)致，烘干宮室內(nèi)溫傘度上升虧較快，筒達(dá)到穩(wěn)秤定運(yùn)行紀(jì)所需要襖的時(shí)間膏較少；甚但穩(wěn)定怎運(yùn)行以蛾后，不城同初始嚷輸入功夏率工況贏的瞬時(shí)螞功率消交耗基本配一致。刑（幟2丘）遮挖在適當(dāng)疲的范圍網(wǎng)內(nèi)，烘屑干室設(shè)鍬定溫度建較高時(shí)廳，達(dá)到躺穩(wěn)定運(yùn)乘行所需牽要的時(shí)請(qǐng)間較長(zhǎng)炭；運(yùn)行高初始階隆段除濕懂量較大透，但隨伸后的衰收減更快壟；而瞬職時(shí)能效燥系數(shù)則過(guò)始終相跡對(duì)較低玉。因?yàn)槭?，溫度巴越高，驚水分蒸挺發(fā)越快且，運(yùn)行接初始階色段除濕村量自然茫增加，辰但較高姥的烘干爭(zhēng)室溫度柿必然導(dǎo)測(cè)致圍護(hù)俯結(jié)構(gòu)散獄熱損失隸加大，首因此能希效系數(shù)器有所降莖低。歸（壁3眠）尺掉在適當(dāng)嗓的范圍撇內(nèi)，較遺高的送存風(fēng)速度取有利于宜水分蒸圣發(fā)，較軋高的氣患流速度栽強(qiáng)化了遵氣流介蚊質(zhì)與散噴熱器的馳熱交換謙，因此刪，在較居高的送似風(fēng)速度痕下，樣渾機(jī)達(dá)到死穩(wěn)定運(yùn)棟行所需肚要的時(shí)槳間較少補(bǔ)，能效劈系數(shù)較塔高，衣意料干燥繩較快。輔（爭(zhēng)4幼）伶千運(yùn)行初才始階段地衣料水期分大，奔所以階閉段除濕頁(yè)量大，螞功耗也胡大，隨挨著衣料咐水分減滑少，系傷統(tǒng)進(jìn)入唐較穩(wěn)定非運(yùn)行狀落態(tài)，在接設(shè)定的注溫度下暑，除濕寺量減少蘋，功耗澇相應(yīng)減駐少；衣驅(qū)料干燥盲到一定鬼程度，利氣流濕究度降低降，與散顯熱器熱川交換能飼力下降騙，能效臥系數(shù)在硬達(dá)到最觀大值后偷呈下降修趨勢(shì)。屆（厭5彈）駝?wù)ㄏ到y(tǒng)的素整體效劫率主要們?nèi)Q于兄兩方面躍：熱泵俱效率，土它決定節(jié)了系統(tǒng)旅由排氣艱中回收羊能量的息能力；乓圍護(hù)結(jié)石構(gòu)散熱休損失量撐的大小叉。由于練實(shí)驗(yàn)樣止機(jī)采用己特殊的交循環(huán)流吃程，因摸此熱泵漏工作溫稀差較小冤，效率興較高；蟻但實(shí)驗(yàn)領(lǐng)記錄表牙明，由墊于圍護(hù)哭結(jié)構(gòu)較鬧薄，保狼溫性能龍差，因擴(kuò)此散熱基損失較暈大。攀4潤(rùn).宿結(jié)束語(yǔ)靈（言1惡）遞晉熱電制途冷裝置緞作為制脖冷系統(tǒng)黎效率較栽低，但趴作為熱浸泵系統(tǒng)朋，相對(duì)弓于直接話利用電葬能加熱冒的裝置干，其熱熟輸出效獸率（即框致熱系肚數(shù)）卻貞較高，蘭因而作叮為熱能蓬利用系回統(tǒng)，其燈節(jié)能效僻果是可娘觀的。差（析2麗）犁孟樣機(jī)性齊能測(cè)試匆表明，內(nèi)熱電熱矛泵干衣構(gòu)機(jī)與普浸通電干斗衣機(jī)比珠較具有伸節(jié)能、輪環(huán)保、鬼安全兼型備的優(yōu)界勢(shì)，而濫且系統(tǒng)繁簡(jiǎn)單，椒調(diào)控便應(yīng)利，工籍作方式害人性化咱，給人且們生活侵帶來(lái)更訪大便利斃。建（幼3覆）顆砌改善圍誦護(hù)結(jié)構(gòu)瞧保溫性薯能，可酬進(jìn)一步姿提高系組統(tǒng)效率庫(kù)。餅（殘4租）爬勇對(duì)比普很通電干謎衣機(jī)，窄熱電熱居泵干衣趨機(jī)樣機(jī)?？梢怨?jié)抵省電匆耗繞40妄%滴左右，鍛為廢熱頓利用、已建筑節(jié)制能提供俗了新思把路，具聞?dòng)兄匾獌x的經(jīng)濟(jì)挽意義和課廣闊的啊發(fā)展前鹿景。晶符號(hào)意蛛義：隱I梢—聲—妥電畢流繭(A限)裂；算斃M渡—住—乓計(jì)算參游數(shù)丸；許茅Q哭—始—細(xì)冷量、舍熱榜量恢(W書(shū))旁；惰R僑—潤(rùn)—輪熱電材禾料電預(yù)阻培(椒Ω偏)呈；緊饞T泥挽—坦—您溫課度朽(K蜓)開(kāi)；肢測(cè)Δ例T起襲—唱—戶冷、熱蝦端溫陽(yáng)差尼(K鳥(niǎo))辨；蒜W命豪—判—烤功聰率該(W椒)靈；辮塞Z違忌—遙—樣優(yōu)值系奪數(shù)張(匠K搖-1法)拔；范鬧η——伍制熱系裙數(shù)；損α話—些—夕塞貝克黃系議數(shù)撓(V/厚K武)非；噴刻κ榆—穿—梢熱電材嚼料的熱暮傳導(dǎo)系肯數(shù)倦（彼W/m紫.性℃周）。裂下標(biāo)掘：棒鉗c觸—展—棚冷端描；謎刊h覆—貌—星熱端叉；卻