[发明专利]一种热电制冷装置性能测试系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及制冷领域，特别是涉及一种热电制冷装置性能测试系统及测试方法。

背景技术

热电制冷也被称为半导体制冷、帕尔贴制冷，是一种以半导体材料为基础的制冷方式。通过在热电制冷元件的两端加载直流电源，热电制冷元件的两端就会出现一冷一热的现象，如果改变电流的方向，冷热两端还会互换。19世纪初人们就发现了热电制冷现象，但直到1960年前后热电制冷装置才开始有所发展。近年来，随着热电制冷领域研究的不断深入，热电制冷装置在国防、航天、科研、医疗卫生等领域得到了较广泛应用。已有研究表明，在某一温差下,热电制冷装置制冷量随热端散热强度的增加而提高,但热端散热强度增大到一定程度后对制冷量的影响就趋于平缓。因此，通过测量某一运行状态下热电制冷装置的散热量和制冷量，可以判断该装置是否具有通过提高热端散热强度来改进其制冷性能的空间，对整个热电制冷装置的优化设计及经济运行都具有重要意义。但是，现有热电制冷装置的测试设备大多是针对热电制冷片的性能测试进行的，而热电制冷装置的实际换热性能测试方面还存在着一定的不足。尤其是通用于不同冷热端换热方式、对各种热电制冷装置的实际制冷量、热端散热量、实际工作效率等参数均可测试的性能测试系统还存在着一定的技术空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于不同冷热端换热方式、可测量热电制冷装置实际制冷量、热端散热量、实际工作效率、制冷元件性能等参数的热电制冷装置性能测试系统及测试方法。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热电制冷装置性能测试系统，包括测试舱，测试舱内部由上到下设有相通的稳压层、测试层和回风层，待测热电制冷装置设于测试层内，稳压层设有与送风风道连接的送风口，回风层设有与回风风道连接的回风口，回风风道与送风风道之间设有温湿度控制装置；测试层内设有用于对待测热电制冷装置热端换热的热端恒温换热器和用于对待测热电制冷装置冷端换热的冷端恒温换热器，热端恒温换热器和冷端恒温换热器与测试层内空气接触的表面设有温度测量装置，热端恒温换热器和冷端恒温换热器各自的进口段均设有流量测量装置。

所述热端恒温换热器和冷端恒温换热器均为内部可供换热介质流通的换热腔体，热端恒温换热器和冷端恒温换热器与待测制冷装置接触的表面开有微型凹槽，凹槽内设置有温度测量装置，实现对待测热电制冷装置制冷元件热端和冷端温度的测量；热端恒温换热器和冷端恒温换热器与测试层内空气接触的表面设有温度测量装置，可实现对热端恒温换热器和冷端恒温换热器表面温度的测量；热端恒温换热器和冷端恒温换热器的换热介质进出口处均设有温度测量装置，可实现对换热介质进出口温度的测量；热端恒温换热器和冷端恒温换热器各自的进口段均设有流量测量装置，流量计测量冷端和热端的流量，通过温度和流量的测量实现热端散热量及制冷量参数的测定。

此外，测试舱设有密封操作门，打开密封操作门可放置或取出待测热电制冷装置，所述密封操作门包括密封和锁死装置，用于关闭密封操作门时时保持测试舱内密封状态。

进一步地，所述温湿度控制装置包括空气处理舱，空气处理舱从送风口至回风口之间依次设有风机段、加湿段、表冷段和加热段，送风装置为送风风机，放置于风机段内，风机段通过送风风道与送风口连接向稳压层，进而向测试层内提供均匀和稳定的测试环境。

进一步地，所述表冷段内设有表冷器，表冷器的制冷剂进口与节流阀连接，节流阀与干燥过滤器连接，干燥过滤器与冷凝器的出口连接，制冷剂出口与压缩机连接，压缩机与冷凝器的进口连接。

进一步地，所述加湿段内设有加湿喷头，加湿喷头与蒸汽发生器连接。

进一步地，所述稳压层开有与真空抽气泵连接的真空抽气口。

进一步地，所述热端恒温换热器与恒温热介质槽连接，连接的管路上设有热水泵；所述冷端恒温换热器与恒温冷介质槽连接，连接的管路上设有冷水泵，所述热端恒温换热器的换热表面温度可一直维持在相对稳定的预设温度状态下，与待测热电制冷装置的热电制冷元件热端直接接触并吸收热量；所述冷端恒温换热器的制冷表面温度可一直维持在相对稳定的预设温度状态下，与待测热电制冷装置的热电制冷元件冷端直接接触并吸收冷量。

进一步地，所述恒温热介质槽放置于热水恒温水浴中，所述恒温冷介质槽放置于冷水恒温水浴中；可通过改变热水恒温水浴和冷水恒温水浴内的水温，调节恒温热介质槽和恒温冷介质槽内的换热介质温度，并保持该温度的相对稳定。

其中，热端恒温换热器和冷端量恒温换热器设于测试层内，热水恒温水浴与冷水恒温水浴设于测试舱外。