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        熱電制冷器的可靠性知多少

        來源:鞍山核心電子技術有限公司 作者:核心電子

          由于熱電制冷器是固態為基礎的構造,所以,一般認為熱電制冷器具有很高的可靠性。在大多數應用條件下,熱電制冷器件均可以為您提供長期無故障的服務。目前,在很多具體的實例中,熱電制冷器的持續工作時間都超過了20年,并且熱電制冷器的壽命比相關儀器的壽命都要長。然而,因為失效率與應用環境是密切相關的,實際中想要得到具體的熱電制冷器件的可靠性仍然是比較困難的。對于一些相對穩定的制冷應用條件下,在制冷器上加載的直流電源非常穩定而且基本上不會間斷,此時熱電制冷器的可靠性會非常的高。平時故障間隔時間一般會超過2000000小時,一般以這種情況下的平均故障間隔時間作為工業標準。而另一方面,在涉及到冷熱循環工作的應用條件下,平均故障間隔時間就會大大縮短,特別是當熱電制冷器在循環過程中溫度會升高到較高的溫度。

          一般來說,公布熱電制冷器的可靠性數據是非常困難的,因為在實際應用中的很多應用條件和工作會影響到最終的結果。所以,可靠性數據只有對于與測試環境相似的應用環境來說是有效的,對其它應用情況來說并不一定適用。如制冷安裝和焊接工藝,供電電源和溫度控制系統及相關技術,溫度控制等因素,與外部環境相結合將會極大的影響失效率,使其發生大范圍的波動。

          半導體制冷片也叫熱電制冷片,是一種熱泵,它的優點是沒有滑動部件,應用在一些空間受到限制,可靠性要求高,無制冷劑污染的場合。是利用半導體材料的Peltier效應。當直流電通過兩種不同半導體材料串聯成的電偶時,在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量,可以實現制冷的目的。它是一種產生負熱阻的制冷技術,其特點是無運動部件,可靠性也比較高。利用半導體制冷的方式來解決LED照明系統的散熱問題,具有很高的實用價值。

          目前常見的家用空調和電冰箱的制冷原理是完全一樣的,屬于蒸氣壓縮式制冷.蒸汽壓縮式制冷系統由壓縮機、冷凝器、毛細管、蒸發器組成,用管道將它們連接成一個密封系統.制冷劑液體在蒸發器內以低溫與被冷卻對象發生熱交換,吸收被冷卻對象的熱量并氣化,產生的低壓蒸汽被壓縮機吸入,經壓縮后以高壓排出.壓縮機排出的高壓氣態制冷劑進冷凝器,被常溫的冷卻水或空氣冷卻,凝結成高壓液體.高壓液體流經膨脹閥時節流,變成低壓低溫的氣液兩相混合物,進入蒸發器,其中的液態制冷劑在蒸發器中蒸發制冷,產生的低壓蒸汽再次被壓縮機吸入,如此周而復始,不斷循環.

          冰箱的蒸發器安裝在冷凍或冷藏室中,壓縮機、冷凝器、毛細管安裝箱殼的外面,空調的蒸發器安裝在室內機中,壓縮機、冷凝器、毛細管安裝在室外機中.

          冰箱的制冷原理就與放熱現象有關。其工作原理為:制冷劑液體經毛細管進入蒸發器兵汽化為氣體,放熱現象有關。其工作原理為:制冷劑液體經毛細管進入蒸發器兵汽化為氣體,其工作原理為:制冷劑液體經毛細管進入蒸發器兵汽化為氣體,由于汽化吸熱,說說毛細管為什么能使制冷劑液體自動進入蒸發器。

          我們知道,要想使電冰箱內的溫度下降,就必須想辦法不斷地把電冰箱內的熱量移到箱外來,那么用什么辦法呢?我們知道,水在標準大氣壓下的沸騰溫度為100℃,即水在100℃時就“開”了。在沸騰過程中,水要吸收大量的熱量,由液體變為水蒸氣。其中“吸收大量的熱量變為水蒸汽”這一特性對我們很有啟發。于是我們找到了一種物質,“氟利昂—12”,它不像水那樣在100℃時沸騰,而是在-30℃左右的低溫下就能沸騰汽化,在汽化的過程中也要吸收大量的熱量。我們將這種物質作為電冰箱的制冷劑,讓這種液態物質在冰箱的蒸發器內沸騰汽化,吸收箱內的大量熱量,使電冰箱內降溫。又因氟利昂—12在-30℃左右的低溫下就能沸騰汽化,因此電冰箱內的溫度就可以降低到很低,例如普通雙開門電冰箱冷凍室的溫度可以降低到-18℃以下(即三星級標準)。

          為了使汽化后的氟利昂—12還能還原為原來的液體狀態重復使用,這一任務是由壓縮機及冷凝器來完成的。壓縮機通過消耗電能,將汽化后的氟利昂—12壓縮成高溫、高壓蒸汽,并使這種高溫高壓的氟利昂—12蒸汽,流經設置在箱體外面的冷凝器,就像暖氣片散熱一樣,將在箱內吸收的熱量散發到箱體外面空氣中,使制冷劑又變成高溫、高壓液體,這樣作為制冷劑的氟利昂—12就可以循環使用了。壓縮機不斷地運轉,電冰箱內的熱量就會不斷地被移到箱體外空氣中去,于是就達到了制冷的目的。電冰箱內還設有一個自動控制系統,通過自行調節這個控制系統,可使箱內保持一定的所需冷藏、冷凍溫度。電冰箱外殼內均設有良好的隔熱材料,以阻止箱外熱量進入箱內。

          那么冰箱的制冷跟飲水機的制冷和空調的制冷原理一樣嗎?

          答案:不一定是一樣的,家用冰箱、空調通過壓縮和蒸發產生熱交換。

          飲水機有很多是半導體制冷技術。但是也有是跟空調、冰箱一樣的壓縮/蒸發制冷。

          半導體直冷式冷熱飲水機在使用時,直冷式冷熱飲水機由水箱提供常溫水,進水分兩路:一路進入冷膽容器,經制冷出冷水;另一路進入熱罐,經加熱出熱水。

          按下制冷開關后,交流電壓經電源變壓器降壓、整流二極管作全波整流以及電容濾波后,輸出直流電壓供半導體致冷組件制冷和風機排風,同時,制冷指示燈點亮。由于直冷式冷熱飲水機不設自動控溫,因此開機后制冷指示燈常亮。按下加熱開關,加熱指示燈亮,電熱管發熱,熱罐內的水升溫。當水溫知到設定溫度時,溫控器觸點斷開,自動切斷加熱電源,加熱指示燈熄滅,電熱管停止加熱。當水溫下降到設定溫度時,溫控器觸點閉合,自動接通加熱電源,加熱指示燈亮,電熱管發熱。爾后重復上述過程,使水溫在85-95℃之間保持恒溫。

          壓縮式制冷飲水機

          當按下壓縮式制冷飲水機制冷開關,制冷綠色指示燈亮,壓縮機啟動運行,將蒸發器中已吸熱氣化的制冷劑蒸汽吸回,并隨之壓縮成高溫、高壓氣體,送至冷凝器,經冷凝器向外界空氣中散熱冷凝成高壓液體,再經毛細管節流降壓流入蒸發器內,吸收冷膽熱量而使水溫下降,然后被壓縮機吸回。如此循環,達到降溫的目的。當水溫隨時間降到設定溫度時,制冷溫控器觸點斷開,制冷綠色指示燈熄滅,壓縮機停轉,轉入保溫工況。斷電后水溫逐漸回升,當升到設定溫度時,制冷溫控器觸點動作閉合,接通電源綠色指示燈亮,壓縮機運行。如此循環,將水溫控制在4-12℃之間。

          按下制熱開關,加熱電路接通,紅色加熱指示燈點亮,電熱管發熱,當水溫升到設定溫度時,自動復位溫控器動作,切斷電源,紅色加熱指示燈熄滅,轉入保溫工況。斷電后水溫逐漸下降,當降到設定溫度時,溫控器觸點動作閉合,接通電源,紅色加熱指示燈亮,電熱管再次發熱升溫。如此循環,將水溫控制在85-95℃之間。

          該類飲水機中保險器溫度保險絲以及手動復位溫控器是保護裝置,當電路出現過熱、過載時自動熔斷或斷開電路,起到安全保護作用。

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