1、本文從現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷理論出發(fā)，建立穩(wěn)態(tài)工況下的傳熱數(shù)學(xué)模型，并運用Matlab軟件進行數(shù)值求解，輸出結(jié)果主要是針對不同工況下的最大制冷效率、最大火用效率、制冷量和輸入功率，并根據(jù)給定的溫差及制冷量進行半導(dǎo)體三級制冷器的性能配置設(shè)計，分析影響半導(dǎo)體多級制冷的制冷系數(shù)、火用效率等制冷性能的內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素，尋找提高半導(dǎo)體多級制冷器工作性能的途徑。 主要研究內(nèi)容： 1)建立穩(wěn)態(tài)工況下的一維傳熱數(shù)學(xué)模型，主要研究半導(dǎo)體n型元件和p

2、型元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)參數(shù)（如電偶臂長度、截面積、材料物性參數(shù)等因素）以及外部條件（如工作電流和給定溫差）對制冷性能的影響。結(jié)果表明n型元件和p型元件內(nèi)部溫度場的分布是相似的，在電偶臂長度和輸入電流較小的情況下，其內(nèi)部溫度場都近似呈線性分布。 2)采用最大火用效率分析的設(shè)計方案，推導(dǎo)了出各種設(shè)計方案的設(shè)計公式。建立了半導(dǎo)體單級到四級制冷器的數(shù)學(xué)模型，并進行數(shù)值計算。通過對各種設(shè)計方法的理論分析，指出了采用最大火用效率設(shè)計的獨特之處及得出

3、了半導(dǎo)體多級制冷器設(shè)計的一些重要結(jié)論。 3)分析了半導(dǎo)體多級制冷器的結(jié)構(gòu)對制冷性能的影響，以半導(dǎo)體兩級串聯(lián)制冷為例，分別對制冷系數(shù)ε、火用效率ηex和制冷率R進行優(yōu)化分析，得到各級面長比和級間電偶對數(shù)比的合理取值范圍。 4)根據(jù)給定溫差及制冷量進行多級半導(dǎo)體制冷器的性能配置設(shè)計（以半導(dǎo)體三級制冷器的設(shè)計為例）。建立半導(dǎo)體三級串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)制冷模型，運用Matlab軟件對模型進行設(shè)計計算，輸出結(jié)果主要是針對不同工況下的各