購(gòu)買文檔送全套 紙 咨詢 14951605 下載文檔送對(duì)應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 汽車太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽 冷凝器的設(shè)計(jì) 系部名稱 ： 汽車工程系 專業(yè)班級(jí) ： 車輛工程 學(xué)生姓名 ： 秦文波 指導(dǎo)教師 ： 臧杰 職 稱 ： 教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二九年六月 購(gòu)買文檔送全套 紙 咨詢 14951605 下載文檔送對(duì)應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 s 009黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本次設(shè)計(jì)是對(duì)在夏季等氣溫較高時(shí)，汽車油箱中的 汽油、柴油容易蒸發(fā)，產(chǎn)生的油蒸汽進(jìn)入大氣中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。 汽車 太陽能半導(dǎo)體 油箱 油蒸汽冷凝器 是利用 太陽能給蓄電池充電，由蓄電池驅(qū)動(dòng)裝有半導(dǎo)體制冷芯片的 油箱 油蒸汽冷凝器， 用于汽車油箱上 汽油、柴油的油蒸汽冷凝，將油蒸汽冷凝成液態(tài)，流回油箱。 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的原理是利用半導(dǎo)體材料的溫差效應(yīng)，當(dāng)直流電通過由兩種不同的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，如果在熱端安裝散熱裝置，吸收端就能通過熱量輸運(yùn)制成簡(jiǎn)單方便的制冷 器，當(dāng)改變直流電極性時(shí)，又能達(dá)到制熱的效果，利用上述原理設(shè)計(jì)的溫差電制冷技器可以作為冷、熱源制成具有冷藏、熱藏、降溫、恒溫、升溫等功能的冷熱藏器。 關(guān)鍵詞 ： 太陽能 ； 油箱 ； 蓄電池 ； 半導(dǎo)體冷凝器 ； 溫度控制電路 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) of of if in be is C of of of of be as as of 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 . I . 1 章 緒論 . 1 計(jì)的目的和意義 . 1 陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)國(guó)內(nèi)外概況 . 2 計(jì)的主要內(nèi)容 . 4 第 2 章 太陽能 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器 工作原理及方案選擇 . 4 陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 . 5 陽能 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的方案選擇 . 6 陽能 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝位置 . 9 章小結(jié) . 9 第 3章 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸 汽 冷凝器設(shè)計(jì) . 10 陽能半導(dǎo)體 冷凝器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 10 陽能 半導(dǎo)體冷凝器的主要零件設(shè)計(jì) . 11 體上固定螺栓的校核 . 12 體底部固定螺栓的校核 . 12 熱片固定螺栓的校核 . 13 章小結(jié) . 14 第 4 章 太陽能半導(dǎo)體 溫度控制電路的設(shè)計(jì) . 15 陽能 電路圖及電路工作原理 . 15 陽能 電路元器件選擇 . 16 陽能 溫度控制電路的計(jì)算 . 17 章小結(jié) . 20 結(jié)論 . 21 參考文獻(xiàn) . 22 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 致謝 . 23 附錄 . 24 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 計(jì)的目的和意義 在夏季等氣溫較高時(shí)，汽車油箱中的 汽油、柴油容易蒸發(fā)，產(chǎn)生的油蒸汽進(jìn)入大氣中，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源浪費(fèi)。 汽車 太陽能半導(dǎo)體 油箱 油蒸汽冷凝器 是利用太陽能給蓄電池充電，由蓄電池驅(qū)動(dòng)裝有 半導(dǎo)體制冷芯片的 油箱 油蒸汽冷凝器 ， 用于汽車油箱上 汽油、柴油的油蒸汽冷凝，將 油蒸汽冷凝成液態(tài)，流回油箱。 汽車 太陽能半導(dǎo)體 油箱 油蒸汽冷凝器安裝在 油箱體上 ，將油蒸汽冷凝成液態(tài)流回油箱后，不僅可以減少油蒸汽進(jìn)入大氣，減少對(duì)大氣造成的污染，還可以節(jié)省燃油。另外， 汽車 太陽能半導(dǎo)體 油箱 油蒸汽冷凝器 易形成產(chǎn)品，有 經(jīng)濟(jì) 價(jià)值潛力和廣泛的實(shí)用性 。 太陽能是新能源與可再生能源的重要組成部分， 是綠色無污染的，具有取之不盡，用之不竭的特點(diǎn)。 能源作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活質(zhì)量息息相關(guān)。在各種可再生能源中，太陽能具有其它常規(guī)能源無法相比的優(yōu)越性。太陽能儲(chǔ)量巨大，太陽能在地球上絕大多數(shù)地區(qū) 具有存在的普遍性，可就地取用，太陽能利用具有清潔性的特點(diǎn)，其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染 1。 太陽能的開發(fā)利用有著巨大的市場(chǎng)前景，不僅帶來很好的社會(huì)效益、環(huán)境效益，而且還有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。太陽能至少具有兩方面的優(yōu)勢(shì)：一是輸入的能量代價(jià)為零，二是排放的污染為零，這也是今天特別關(guān)注的原因。目前，對(duì)新能源、可再生能源動(dòng)力裝置的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)大多仍沿用常規(guī)化石燃料能源裝置的指標(biāo)，如效率、功率、單位功率成本、環(huán)保指標(biāo)等。但這些指標(biāo)對(duì)新能源動(dòng)力裝置（包括太陽能）大不一樣，應(yīng)予以不同評(píng)價(jià)。對(duì)于太陽能制冷裝置，首先要優(yōu)化 的應(yīng)該是降低單位實(shí)用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率。 太陽能的開發(fā)利用主要有光熱利用、光伏利用、光化學(xué)利用等三種形式。光熱利用是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能存儲(chǔ)起來，其中太陽能熱水器是光熱利用最成功的領(lǐng)域，還有太陽房、太陽灶、太陽能溫室、太陽能干燥系統(tǒng)、太陽能土壤消毒殺菌技術(shù)等，這些技術(shù)尤其在我國(guó)北方和西部應(yīng)用較廣，成效顯著。以太陽能電池技術(shù)為核心的太陽能光伏利用成為太陽能開發(fā)利用中最重要的應(yīng)用領(lǐng)域 2。 太陽輻射能作為一種能源，與煤炭、石油和核能等比較，有著獨(dú)具的特點(diǎn)。它的優(yōu)點(diǎn)可概括如下四點(diǎn)：普遍、 無害、 長(zhǎng)久、 巨大。按照目前太陽質(zhì)量消耗速率計(jì)，黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 太陽內(nèi)部的熱核反應(yīng)足以維持 600 億年，相對(duì)于人類發(fā)展歷史的有限年代而言，完全可以說是取之不竭，用之不盡的能源。我國(guó)屬太陽能資源豐富的國(guó)家之一，輻射總量在 03 06kJ/之間，全國(guó)總面積 2/3 以上地區(qū)年日照時(shí)數(shù)大于 2000h。太陽能將成為幾十年后我國(guó)乃至全世界主要的能源之一?，F(xiàn)在利用太陽能進(jìn)行制冷的方法有許多成熟技術(shù)。但無論是太陽能吸收式，或蒸汽噴射式等等，都需要用到氟、溴化鋰和氨等制冷劑。相比之下，半導(dǎo)體制冷的優(yōu)勢(shì)就比較明顯，現(xiàn)在 利用半導(dǎo)體制冷的產(chǎn)品也有一些，例如海爾車用冰箱等，受到了有車族的喜愛。 陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)國(guó)內(nèi)外概況 太陽能是新能源與可再生能源的重要組成部分，是綠色無污染的，具有取之不盡，用之不竭的特點(diǎn)。能源作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活質(zhì)量息息相關(guān)。在各種可再生能源中，太陽能具有其它常規(guī)能源無法相比的優(yōu)越性。太陽能儲(chǔ)量巨大，太陽能在地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用，太陽能利用具有清潔性的特點(diǎn)，其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染 3。 太陽能的開發(fā)利用有著巨大的市場(chǎng)前景，不僅帶 來很好的社會(huì)效益、環(huán)境效益，而且還有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。太陽能至少具有兩方面的優(yōu)勢(shì)：一是輸入的能量代價(jià)為零，二是排放的污染為零，這也是今天特別關(guān)注的原因。目前，對(duì)新能源、可再生能源動(dòng)力裝置的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)大多仍沿用常規(guī)化石燃料能源裝置的指標(biāo)，如效率、功率、單位功率成本、環(huán)保指標(biāo)等。但這些指標(biāo)對(duì)新能源動(dòng)力裝置（包括太陽能）大不一樣，應(yīng)予以不同評(píng)價(jià)。對(duì)于太陽能制冷裝置，首先要優(yōu)化的應(yīng)該是降低單位實(shí)用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率。 太陽能制冷技術(shù)發(fā)展比較快的方面是太陽能供冷供暖綜合系統(tǒng)，利用溴化鋰吸收式制冷技術(shù) 和成熟的真空管集熱器產(chǎn)品結(jié)合，比較成功地供冷供暖，建立了不少示范工程項(xiàng)目。太陽能固體吸附式制冷技術(shù)的研究近一二十年來以有新的突破，創(chuàng)造出較理想的實(shí)用產(chǎn)品 太陽能間隙式吸附冰箱，白天太陽能加熱的熱水供晚間使用，夜間制冰供白天使用。太陽能連續(xù)回?zé)崾轿街票鶛C(jī)和空調(diào)機(jī)很快可以投入實(shí)際應(yīng)用階段 4。 溴化鋰吸收式制冷機(jī)目前在國(guó)內(nèi)外都有較大的發(fā)展，特別是在我國(guó)發(fā)展和應(yīng)用的前景非常廣闊。溴化鋰吸收式制冷機(jī)的工作過程包括兩個(gè)部分：一部分是在發(fā)生器中產(chǎn)生的冷劑蒸汽在冷凝器中凝結(jié)成冷劑水，經(jīng)節(jié)流后進(jìn)入蒸發(fā)器，在低壓下吸熱 蒸發(fā)，產(chǎn)生冷效應(yīng)；另一部分是從發(fā)生器出來的濃度較高的溴化鋰溶液，經(jīng)節(jié)流和冷卻，在吸收器中吸收產(chǎn)生冷效應(yīng)后的冷劑蒸汽，使制冷過程不斷繼續(xù)。溴化鋰溶液吸收冷劑蒸汽后，濃度降低，由溶液泵輸送，重新進(jìn)入發(fā)生器 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 太陽能吸附式制冷系統(tǒng)是利用物質(zhì)的物態(tài)變化來達(dá)到制冷的目的。其制冷系統(tǒng)主要由太陽能 吸附集熱器、冷凝器、蒸發(fā)儲(chǔ)液器、風(fēng)機(jī)盤管、冷媒水泵等部分組成， 白天太陽輻射充足時(shí)，太陽能吸附集熱器吸收太陽輻射能后，吸附床溫度升高，使冷卻劑從吸附劑中解吸，太陽能吸附集熱器內(nèi)壓力升高。解吸出來的制冷劑進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷卻介質(zhì)（水 或空氣）冷卻后凝結(jié)為液態(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)儲(chǔ)液器。這樣，太陽能就轉(zhuǎn)化為代表制冷能力的吸附勢(shì)能儲(chǔ)備起來，實(shí)現(xiàn)化學(xué)吸收潛能的儲(chǔ)存 。 太陽能的開發(fā)利用主要有光熱利用、光伏利用、光化學(xué)利用等三種形式。光熱利用是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能存儲(chǔ)起來，其中太陽能熱水器是光熱利用最成功的領(lǐng)域，還有太陽房、太陽灶、太陽能溫室、太陽能干燥系統(tǒng)、太陽能土壤消毒殺菌技術(shù)等，這些技術(shù)尤其在我國(guó)北方和西部應(yīng)用較廣，成效顯著。以太陽能電池技術(shù)為核心的太陽能光伏利用成為太陽能開發(fā)利用中最重要的應(yīng)用領(lǐng)域 5。 太陽能是新能源與可再生能源的重要組成部分，是 綠色無污染的，具有取之不盡，用之不竭的特點(diǎn)。能源作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活質(zhì)量息息相關(guān)。在各種可再生能源中，太陽能具有其它常規(guī)能源無法相比的優(yōu)越性。太陽能儲(chǔ)量巨大，太陽能在地球上絕大多數(shù)地區(qū)具有存在的普遍性，可就地取用，太陽能利用具有清潔性的特點(diǎn)，其開發(fā)利用時(shí)幾乎不產(chǎn)生任何污染 。 太陽能的開發(fā)利用有著巨大的市場(chǎng)前景，不僅帶來很好的社會(huì)效益、環(huán)境效益，而且還有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。太陽能至少具有兩方面的優(yōu)勢(shì)：一是輸入的能量代價(jià)為零，二是排放的污染為零，這也是今天特別關(guān)注的原因。目前，對(duì)新能源、 可再生能源動(dòng)力裝置的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)大多仍沿用常規(guī)化石燃料能源裝置的指標(biāo)，如效率、功率、單位功率成本、環(huán)保指標(biāo)等。但這些指標(biāo)對(duì)新能源動(dòng)力裝置（包括太陽能）大不一樣，應(yīng)予以不同評(píng)價(jià)。對(duì)于太陽能制冷裝置，首先要優(yōu)化的應(yīng)該是降低單位實(shí)用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率 6。 在致力于保護(hù)環(huán)境的今天，研制開發(fā)一種性能優(yōu)越，對(duì)環(huán)境無害的制冷技術(shù)已經(jīng)成為全球制冷技術(shù)科學(xué)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。所以半導(dǎo)體制冷技術(shù)具有廣闊的發(fā)展前景。導(dǎo)體的熱電效應(yīng)主要包括：塞貝克效應(yīng)、帕爾貼效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)、焦耳效應(yīng)和傅立葉效應(yīng)。而半導(dǎo) 體制冷技術(shù)是利用了帕爾貼效應(yīng)。 帕爾貼效應(yīng)其機(jī)理主要是電荷載體在不同的材料中處于不同的能量級(jí)，在外電場(chǎng)的作用下，電荷載體從高能級(jí)的材料向低能級(jí)的材料運(yùn)動(dòng)時(shí)，便會(huì)釋放出多余的能量。反之，電荷載體從低能級(jí)的材料向高能級(jí)的材料運(yùn)動(dòng)時(shí)，需從外界吸收能量。能量在不同材料的交接面以熱的形式放出或吸收。金屬材料的帕爾貼效應(yīng)較微弱，而半導(dǎo)體材料的帕爾貼效應(yīng)則強(qiáng)的多，所以在實(shí)際工程中采用半導(dǎo)體制冷 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的特點(diǎn)： （ 1）無運(yùn)動(dòng)部件，因而工作時(shí)無噪聲，無磨損、壽命長(zhǎng)，可靠性高 ； （ 2）不使用制冷劑，故無泄漏，對(duì)環(huán)境無 污染； （ 3）半導(dǎo)體制冷器參數(shù)不 受空間方向的影響，即不受重力場(chǎng)影響，在航天航空領(lǐng)中有廣泛的應(yīng)用； （ 4）作用速度快，工作可靠，使用壽命長(zhǎng)，易控制，調(diào)節(jié)方便，可通過調(diào)節(jié)工作電流大小來調(diào) 節(jié)制冷能力。也可通過切換電流的方向來改變其制冷或供暖的工作狀態(tài)； （ 5）尺寸小，重量輕，適合小容量、小尺寸的特殊制冷環(huán)境 7； 目前，熱電制冷和機(jī)械制冷之間的差距很大，要使熱電制冷的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到和機(jī)械壓縮式制冷一樣，必須使優(yōu)值系數(shù) z 達(dá)到 13× 10上。為此，世界各國(guó)的半導(dǎo)體制冷學(xué)者均將主要精力放在尋找新的半導(dǎo)體材 料上 ，力圖通過提高新材料的熱電性能促進(jìn)半導(dǎo)體制冷器的應(yīng)用和發(fā)展； 半導(dǎo)體制冷技術(shù)與傳統(tǒng)的制冷技術(shù)有著根本的區(qū)別，它既不用制冷劑，也不用機(jī)械設(shè)備和管路，只要給半導(dǎo)體制冷器通上直流電，它的冷端就會(huì)迅速降溫，降溫速度快并且容易控制，無噪音和污染，體積小，解決了許多特殊場(chǎng)合下的制冷問題，并能實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精確控制。例如：在化工方面，運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)試儀的恒溫浴槽、凝固點(diǎn)測(cè)試儀等；在電子技術(shù)方面，發(fā)熱半導(dǎo)體器件的冷卻、光電被增管的冷卻、紅外探測(cè)儀的冷卻等；在醫(yī)學(xué)上，利用半導(dǎo)體制冷器研制成功了冷凍切片機(jī)、冷凍治療器、生化儀等；還有 精密露點(diǎn)儀、精密恒溫器等都是采用半導(dǎo)體制冷器制冷的 8。 計(jì)的主要內(nèi)容 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的是太陽能 半導(dǎo)體油箱 油箱油蒸汽冷凝器，本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)，散熱壁的設(shè)計(jì)，散熱片的設(shè)計(jì)，溫度控制電路的設(shè)計(jì)。 主要解決的問題：冷凝器的方案選擇，冷凝器的安裝位置， 螺栓的校核， 溫度控制電路的計(jì)算。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 太陽能 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器 工作原理及 方案 選擇 陽能 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的原理是利用半導(dǎo)體材料的溫差效應(yīng)，當(dāng)直流電通過由兩 種不同的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，如果在熱端安裝散熱裝置，吸收端就能通過熱量輸運(yùn)制成簡(jiǎn)單方便的制冷器，當(dāng)改變直流電極性時(shí)，又能達(dá)到制熱的效果，利用上述原理設(shè)計(jì)的溫差電制冷技器可以作為冷、熱源制成具有冷藏、熱藏、降溫、恒溫、升溫等功能的冷熱藏器。 由 X 及 Y 兩種不同的金屬導(dǎo)線所組成的封閉線路。通上電 源之后，冷端的熱量被移到熱端，導(dǎo)致冷端溫度降低，熱端溫度升高，這就是半導(dǎo)體制冷的基本原理 。 半導(dǎo)體制冷是利用熱電制冷效應(yīng)的一種制冷方式，因此又稱為熱電制冷或溫差電制冷。半導(dǎo)體制 冷器的基本元件是熱電偶對(duì)，即把一個(gè) p 型半導(dǎo)體元件和一只 n 型半導(dǎo)體元件連成的熱電偶。 當(dāng)直流電源接通，上面接頭的電流方向是 度降低，并且吸熱，形成冷端；下面接頭的電流方向是 度上升，并且放熱，形成熱端。把若干對(duì)熱電偶連接起來就構(gòu)成了常用的熱電堆，借助各種傳熱器件，使熱電堆的熱端不斷散熱，并保持一定的溫度，把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱，產(chǎn)生低溫，這就是半導(dǎo)體制冷的工作原理。太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)就是利用半導(dǎo)體的熱電制冷效應(yīng)，由太陽能電池直接供給所需的直流電，達(dá)到制冷制熱的效果。 太陽能半 導(dǎo)體制冷系統(tǒng)由太陽能光電轉(zhuǎn)換器、數(shù)控匹配器、儲(chǔ)能設(shè)備和半導(dǎo)體制冷裝置 4 部分組成。太陽能光電轉(zhuǎn)換器輸出直流電，一部分直接供給半導(dǎo)體制冷裝置，另一部分進(jìn)入儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)存，以供陰天或晚上使用，以便系統(tǒng)可以全天候正常運(yùn)行。 太陽能光電轉(zhuǎn)換器可以選擇晶體硅太陽能電池或納米晶體太陽能電池，按照制冷裝置容量選擇太陽能電池的型號(hào)。晴天時(shí)，太陽能光電轉(zhuǎn)換器把照射在它表面上的太陽輻射能轉(zhuǎn)換成電能，供整個(gè)系統(tǒng)使用。 把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱 數(shù)控匹配器使整個(gè)系統(tǒng)的能量傳輸始終處于最佳匹配狀態(tài)。同時(shí)對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備的過充、過放進(jìn)行控制。 儲(chǔ)能設(shè)備一般使用蓄電池，它把光電轉(zhuǎn)換器輸出的一部分或全部能量?jī)?chǔ)存起來，以備太陽能光電轉(zhuǎn)換器沒有輸出的時(shí)候使用，從而使太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)達(dá)到全天黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 候的運(yùn)行。 陽能 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的方案選擇 太陽能安裝在汽車的頂部，將吸收的太陽光能轉(zhuǎn)換成電能，給蓄電池充電。蓄電池作為油蒸汽冷凝器中溫控電路的電源。半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器有以下三種安裝方案： 方案 1：油蒸汽冷凝器安裝在油箱體上。 在油箱體中部開孔，將太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器制作成一方盒，冷凝器的底部也開孔，冷凝器的孔與油箱上的孔相連接 ，油蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝成液體后又流回油箱。 此方案操作簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，可以更徹底的對(duì)油蒸汽進(jìn)行冷凝。 如圖 圖 導(dǎo)體油箱蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖 方案 2：半導(dǎo)體制冷芯片安裝在油箱頸部，實(shí)現(xiàn)對(duì)油蒸汽的冷凝。 將半導(dǎo)體制冷芯片安裝在油箱加油口的頸部，使揮發(fā)的汽油蒸汽通過油箱加油口頸部的制冷芯片時(shí)，冷卻成液態(tài)汽油流回油箱中。 此方案雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但對(duì)油蒸汽不能完全徹底的冷凝。 如圖 示。 方案 3：油箱外部循環(huán)制冷方式。 在油箱 體合適位置開兩個(gè)孔，可在與油箱蓋連接的孔頸處開孔作為燃油蒸汽的進(jìn)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 氣孔，油箱最底部開孔作為回油孔，用一根導(dǎo)熱性好的金屬管將兩孔相連。在金屬管外部用貼制冷芯片，其冷端與金屬管相接觸，熱端與散熱片相結(jié)合，在散熱片上固定一個(gè)小風(fēng)扇，小風(fēng)扇對(duì)散熱片進(jìn)行散熱。 此方案結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不 能徹底對(duì)油蒸汽進(jìn)行冷凝，在油箱外部安裝流油管也很容易造成油泄露 ,汽油是易燃物對(duì)車造成不安全因素。如圖 示。 圖 導(dǎo)體油箱蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖 1. 油箱蓋 根據(jù)以上各種方案的優(yōu)劣點(diǎn)， 綜合分析后，選用方案 1。 本設(shè)計(jì)半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝采用方案 1，即將半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器安裝在油箱體上，安裝在油箱頂部半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理如圖 油箱中蒸發(fā)的燃油蒸汽進(jìn)入油蒸汽冷凝器，油蒸汽冷凝器中的溫度控制電路控制半導(dǎo)體制冷，將油蒸汽冷凝成液態(tài)，流回油箱。 太陽能電池吸收太陽能，轉(zhuǎn)換成電能，通過充電電路向蓄電池充電，蓄電池作為油蒸汽冷凝器的電源，驅(qū)動(dòng)油蒸汽冷凝器中的溫度控制電路及半導(dǎo)體制冷芯片。 根據(jù)熱敏電阻采集到油箱中的溫度信號(hào)，油蒸汽冷凝器中的溫度控制電路控制半導(dǎo)體制冷。當(dāng) 溫度高于控制點(diǎn)溫度時(shí)，溫度控制電路使制冷片開始制冷，當(dāng)溫度低于控制點(diǎn)溫度時(shí)，半導(dǎo)體芯片停止制冷。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 圖 導(dǎo)體油箱蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖 圖 裝在油箱頂部 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 陽能 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝位置 半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖見圖 油箱中的燃油由于傳熱及熱輻射的作用使燃料大量揮發(fā)并導(dǎo)致壓力升高時(shí)，這些蒸發(fā)物通過油箱體與冷凝器之間的通氣孔，進(jìn)入冷凝器。油蒸汽冷凝器將蒸 汽冷凝成液體，流回油箱。 目前，汽車的油箱蓋上都有通氣器，在本設(shè)計(jì)中 ,將油箱蓋做成密封的，通氣器設(shè)計(jì)在油蒸汽冷凝器的上方。 章小結(jié) 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的原理是利用半導(dǎo)體材料的溫差效應(yīng)，當(dāng)直流電通過由兩種不同的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶時(shí)，在電偶的兩端即可分別吸收熱量和放出熱量 。本設(shè)計(jì)有三種可選方案，在對(duì)三種方案的好處與壞處的對(duì)比，本設(shè)計(jì)選用第一種方案將半導(dǎo)體冷凝器安裝在油箱體上部。 圖 導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的安裝位置示意圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 3 章 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸氣冷凝器設(shè)計(jì) 陽能半導(dǎo)體 冷凝器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 油蒸汽冷凝器如圖 散熱片 1、制冷片 2、型腳架 8、固定座 9、冷凝器壁10、閥支座 11、空氣閥壁 12、風(fēng)扇 15、油箱體 25 等組成。 油蒸汽冷凝器整體通過螺栓 27 及與它相對(duì)稱位置的螺栓固定在汽車油箱體上。油蒸汽冷凝器的上端安裝風(fēng)扇 15，風(fēng)扇固定在空氣閥支座上 11，空氣閥使油蒸汽冷凝器的內(nèi)部與大氣相通。 半導(dǎo)體制冷忒片的冷端貼在油蒸汽冷凝器壁上，用絕熱材料將半導(dǎo)體制冷片固定密封；半導(dǎo)體制冷片的熱端與散熱片 1 相接觸 ，散熱片由螺栓 6 固定。 制冷翅 24 是由鋁合金材料做成，安裝在油蒸汽冷凝器的內(nèi)部。制冷翅上有小孔，可以使冷凝后的液態(tài)油順利流回油箱。 散熱片 采用鋁合金材料，有利于傳熱，采用模具拉伸成形。散熱 片上有多個(gè)小散熱片并列組合，增大散熱面。散熱片長(zhǎng) 110 50與半導(dǎo)體制冷片的熱端相連接，散熱片由螺栓固定在冷凝器壁上。當(dāng)半導(dǎo)體制冷片開始工作時(shí)，冷端吸收冷凝器內(nèi)部油蒸汽的熱量，熱端將熱量傳遞給散熱片，散熱片向大氣中散熱 。 散熱壁 采用 硬鋁 模具拉伸成形工藝性好。散熱壁長(zhǎng) 140 140部與制冷翅連接 ，外部與半導(dǎo)體制冷片的冷端相連接在散熱壁下方打出的螺栓口，使冷凝器整體通過螺栓及與它想對(duì)稱位置的螺栓固定在汽車油箱體上 。 當(dāng)半導(dǎo)體制冷片開始工作時(shí)，冷端吸收冷凝器內(nèi)部油蒸汽的熱量，熱端將 能 量傳遞給散熱片，散熱片向大氣中散熱。安裝在冷凝器上端的風(fēng)扇， 風(fēng)扇型號(hào)9寸 80× 80× 25，電流 壓 12V。風(fēng)扇框架和風(fēng)葉采用 注塑一次成型， 30玻纖級(jí)阻燃劑 。風(fēng)扇安裝在冷凝器的上端。風(fēng)扇不斷的向散熱片吹冷風(fēng)，使散熱片能夠及時(shí)散熱使散熱片能夠及時(shí)散熱 不斷向散熱片吹冷風(fēng)，使散熱 片能夠及時(shí)散熱。冷凝器將油蒸汽冷凝成液態(tài)后，油液順著制冷翅上的小孔，流回油箱。 安裝在油蒸汽冷凝器上端的通氣器有直空閥和壓力閥組成，當(dāng)汽油箱內(nèi)汽油不斷減少時(shí)，箱內(nèi)壓力下降到 a 以下時(shí)，直空閥門 16 被大氣壓開，空氣便進(jìn)入汽油箱內(nèi)。當(dāng)箱內(nèi)的汽油蒸汽過多，壓力閥閥門密封圈座 13 被汽油蒸汽壓開，汽油蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后在排入大氣，排入大氣的汽油蒸汽減少了，降低了大氣污染。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 圖 蒸汽冷凝器 1 散熱片； 2 制冷片； 3 螺栓； 4 螺母； 5 墊圈； 6 螺柱； 7 墊圈； 8L 型腳架 1； 9 固定座； 10 冷凝器壁； 11 閥支 座； 12 空氣閥壁； 13 壓力閥閥門密封圈座； 14 彈簧 1； 15 風(fēng)扇； 16 直空閥門； 17直空閥挺?。?18 彈簧 2； 19 密封圈； 20 螺栓； 21 螺母； 22 墊圈； 23 直腳架； 24 制冷翅； 25 油箱體 陽能 半導(dǎo)體冷凝器的主要零件設(shè)計(jì) （ 1）散熱片 采用鋁合金材料，有利于傳熱，采用模具拉伸成形。散熱 片上有多個(gè)小散熱片并列組合，增大散熱面。散熱片長(zhǎng) 110 50與半導(dǎo)體制冷片的熱端相連接，散熱片由螺栓固定在冷凝器壁上。當(dāng)半導(dǎo)體制冷片開始工作時(shí)，冷端吸收冷凝器內(nèi)部油蒸汽的熱量，熱端將熱量傳遞給散熱片，散熱 片向大氣中散熱 。 （ 2）散熱壁 采用 硬鋁 模具拉伸成形工藝性好。散熱壁長(zhǎng) 140 140部與制冷翅連接，外部與半導(dǎo)體制冷片的冷端相連接在散熱壁下方打出的螺栓口，使冷凝器整體通過螺栓及與它想對(duì)稱位置的螺栓固定在汽車油箱體上 。 （ 3） 制冷片 制冷片是由兩種 不同的半導(dǎo)體材料串聯(lián)成的電偶，制冷片的冷端帖在油蒸汽冷凝器墻壁上，熱鍛與散熱片相接觸。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 （ 4）制冷翅 制冷翅 24 是由鋁合金材料做成，安裝在油蒸汽冷凝器的內(nèi)部。制冷翅上有小孔，可以使冷凝后的液態(tài)油順利流回油箱。 （ 5） 風(fēng)扇 風(fēng)扇型號(hào) 9寸 80*80*25，電流 壓 12V。風(fēng)扇框架和風(fēng)葉采用 注塑一次成型， 30玻纖級(jí)阻燃劑 。風(fēng)扇安裝在冷凝器的上端。風(fēng)扇不斷的向散熱片吹冷風(fēng)，使散熱片能夠及時(shí)散熱。 （ 6）壓力閥 壓力閥安裝在冷凝器上端，風(fēng)扇下端。 壓力閥琺門密封圈座與冷凝器壁在 93號(hào)的彈簧作用下緊密相接，當(dāng)箱內(nèi)的汽油蒸汽過多，壓力閥閥門密封圈座被汽油蒸汽壓開，汽油蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后在排入大氣，排入大氣的汽油蒸汽減少了，降低了大氣污染。 （ 7）直空閥 安裝在冷凝器上端， 直空閥挺住與 93號(hào)彈簧深進(jìn)冷凝器內(nèi)部，直空閥 與壓力閥共同組成油蒸汽冷凝器上端的通氣器，當(dāng)汽油箱汽油不斷減少時(shí)，箱內(nèi)壓力下降到大氣壓力 (下時(shí)，直空閥門 被大氣壓開，空氣便進(jìn)入汽油箱內(nèi)。 體上固定螺栓的校核 體底部固定螺栓的校核 此處選擇3量 12。 螺栓材料選擇 抗拉極限強(qiáng)度為8 0 0 M P ，屈服極限為 6 4 0 M P ，安 全系數(shù) S 為 , 。因此螺栓的許用應(yīng)力 和許用擠壓應(yīng)力p分別為： 8 0 0 M P 0 M P 2 5bp （ 6 4 0 M P 6 M P 5 （ 汽車啟動(dòng)時(shí)或加減速時(shí) ， 由于受到慣性力的作用，箱體底面與油箱的連接螺柱組承受橫向載荷 ，螺栓桿和孔壁受擠壓： 整個(gè)冷凝器承受的慣性力： F = （ 式中 :m 冷凝器的總質(zhì)量 a 汽車的加速度 冷凝器的主要材料為硬鋁，密度大約為 310 3/kg m ，另外電機(jī)，風(fēng)扇，及其黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 固定結(jié)構(gòu)也有一定重量。經(jīng)過計(jì)算，最后，冷凝器的總質(zhì)量大約為 8 另外，對(duì)于本此設(shè)計(jì)的冷凝器所安裝的汽車為 本田 車從靜止加速到100 /約需要 10 秒鐘，也 就是說，汽車的最大加速度大約為 2100 2 . 8 /3 . 6 1 0a m s （ 于是： F =8 （ 每個(gè) 螺 柱承受的工作剪 力為 ： 2 2 . 4 1 . 8 7 z （ 式中 :F整個(gè)箱體所承受的慣性力 (N) z 螺栓數(shù) 聯(lián)接螺栓抗擠壓強(qiáng)度校核： 1 . 8 7 0 . 3 1 2 M p （ 所選的3 聯(lián)接螺栓抗剪切強(qiáng)度條件： 224 4 1 . 8 7 0 . 2 6 5 M p （ 從校核結(jié)果我們可以看 所選的5栓 完全可以 滿足抗 剪切 強(qiáng)度條件。 熱片固定螺栓的校核 此處 也 選擇3量 24 個(gè)。 選擇材料與上述相同。 傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，螺栓桿受橫向剪切，螺栓桿和孔壁受擠壓：螺栓桿承受的橫向切力為 ： 1 2 . 8 2 . 8F m a N （ 式中 :m 散熱片總質(zhì)量 a 汽車的加速度 每個(gè) 螺 柱承受的工作剪 力為 ： 2 . 8 0 . 4 6 z （ 式中 :F整個(gè)箱體所承受的慣性力 (N) z 螺栓數(shù) 聯(lián)接螺栓抗擠壓強(qiáng)度校核： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 0 . 4 6 0 . 0 7 6 M p （ 所選的3 聯(lián)接螺栓抗剪切強(qiáng)度條件： 224 4 0 . 4 6 0 . 0 6 5 M p （ 所選的3完全能 滿足抗 剪切 強(qiáng)度條件。 章小 結(jié) 在冷凝器的大小選擇上我以本田 為例所確 定的冷凝器大小， 本田 箱上部與車身距離為 160以本設(shè)計(jì)中半導(dǎo)體油蒸汽冷凝器可以安裝，符合實(shí)際條件。 因?yàn)槔淠髌鞫际强梢酝壤龃蠡蚩s小的，所以它適合所有車型。呂合金材料有利于傳熱，所以冷凝器里的散熱片選此材料。風(fēng)扇直接吹到散熱片上可以更好的把熱量散發(fā)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 第 4 章 溫度控制電路的設(shè)計(jì) 陽能 電路圖及電路工作原理 溫度控制電路如圖 路工作原理：當(dāng)溫度逐漸高于控制點(diǎn)溫度時(shí)，熱敏電阻值逐漸降低，則 聯(lián)部分分得的電壓逐漸減少， A 點(diǎn)電位不斷升高，使加在1流也逐漸增大 ，1電器閉合，半導(dǎo)體制冷片開始制冷工作。 當(dāng)溫度逐漸降低，低于控制點(diǎn)溫度時(shí)，熱敏電阻 值逐漸上升，則 A 點(diǎn)電位逐漸下降， 2時(shí)2電器 K 逐漸斷開，半導(dǎo)體制冷片逐漸停止制冷工作。 熱敏電阻作用：貼在油箱壁上檢測(cè)油箱溫度，控制1制冷片提供制冷信號(hào)。 續(xù)流二極管4護(hù)2V，由于繼電器為感性元件，當(dāng)其斷開時(shí)會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，擊穿 2V。所以要在此處加上續(xù)流二極管，以保護(hù) 。 繼電器作用：對(duì)半導(dǎo)體制冷工作過程起到開關(guān)控制作用。1b、 e 極：相當(dāng)于直流穩(wěn)壓電源，保持1 度控制電路 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 陽能 電路元器件選擇 （ 1）熱敏電阻 熱敏電阻與可變電阻串聯(lián)在電路中，對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，為溫度控制電路提供采集信號(hào)， 實(shí)驗(yàn)測(cè)得熱敏電阻阻值與溫度關(guān)系見表 表 敏電阻阻值與溫度關(guān)系 溫度（） 阻值（） 溫度（） 阻值（） 0 5 6 8 2 4 5 7 2 0 4 1 2 3 0 2）半導(dǎo)體制冷芯片 本設(shè)計(jì)所用半導(dǎo)體制冷芯片型號(hào)是 許的最大電壓 大允許電流 8A、最大功率： 導(dǎo)體制冷芯片，傳熱速度非?？欤?，制冷時(shí)要有良好的散熱系統(tǒng)。 （ 3）電磁繼電器 本設(shè)計(jì)所用電磁繼電器是當(dāng)蓄電池電壓為 ，電磁繼電器的阻值為 （ 4）可變電阻 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 可變電阻的最大阻值為 1， 可變電阻與熱敏電阻串聯(lián)，1驗(yàn)證明要保證電路中總的電壓、總的電流不變，當(dāng)可變電阻阻值增大時(shí)，熱敏電阻阻值就減小，溫度點(diǎn)發(fā)生變化。所以，調(diào)節(jié)可變電阻的阻值，可以得到不同的溫度點(diǎn)。 可變電阻調(diào)整方法：可變電阻的殼體上有三個(gè)引腳和一個(gè)旋鈕組成。其中的兩個(gè)引腳靠近可變電阻的殼體，另一個(gè)引腳靠近中心。本設(shè)計(jì)選擇接左下和靠近中心的引腳。將旋鈕順指針調(diào)節(jié)時(shí)，可變電阻阻值減小，逆時(shí)針調(diào)旋鈕時(shí)，阻值增大。 （ 5）其它元器件 其它元器件的選擇如表 表 其它元器件 代號(hào) 型號(hào) 阻值 2金屬膜電阻 1 1246金屬膜電阻 1 3金屬膜電阻 300 1324陽能 溫度控制電路的計(jì)算 50時(shí)，可變電阻 值： 617，熱敏電阻 值： 457取電源電壓為，12為 、 E 極壓降為 A 點(diǎn)電壓 U 為 （ 可變電阻、熱敏電阻串聯(lián)兩端電壓 （ 可變電阻、熱敏電阻串聯(lián)電路電流 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 電阻2 4. 4） 1 0 0 0 8 （ 電阻6 1 0 0 0 1 （ 1 C （ 1當(dāng)1電源電壓為 ，24、 E 極壓降為 3 （ 3 （ 2 I B （ 2 C （ 2A 2 校核：溫度越高、電壓越大、電阻小、電流大，1壞的可能性也黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 較大，因此，校核在高溫高壓的情況下，1 高溫度、高電壓情況： 溫度 70、電壓 敏電阻阻值 變電阻阻值 617，可變電阻、熱敏電阻總路電流 0 0 8 4 R （ 2 （ 1 0 0 2 3 （ 6 （ 1 0 0 1 6 （ 1 C （ 1 1溫度越低、電壓越 小、電阻大、電流小，1核在低溫低壓情況下，1 低溫度、低電壓情況校核結(jié)果如表 度 0、電壓 12V、熱敏電阻阻值 變電阻阻值 617。 表 溫低壓情況校核結(jié)果 名稱 計(jì)算結(jié)果 名稱 計(jì)算結(jié)果 3 3 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 高溫度、低電壓情況： 溫度 70、電壓 12V、熱敏電阻阻值 、可變電阻阻值 617。計(jì)算結(jié)果見表 溫低壓校核結(jié)果 名稱 計(jì)算結(jié)果 低溫度、高電壓情況： 溫度 0、電壓 敏電阻阻值 變電阻阻值 617。計(jì)算結(jié)果見表 溫高壓校核結(jié)果 名稱 計(jì)算結(jié)果 名稱 計(jì)算結(jié)果 3 3 章小結(jié) 通過對(duì)熱敏電阻與可變電阻串聯(lián)在電路中，對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)德熱敏電阻與溫度的關(guān)系。通過在不同溫度，壓力下校核得出：溫度越高、電壓越大、電阻小、電流大，1壞的可能性也較大，因此，校核在高溫高壓的情況下，1度越低、電壓越小、電阻大、電流小，1核在低溫低壓情況下，1 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 結(jié) 論 本設(shè)計(jì)主要是對(duì)太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)， 本設(shè)計(jì)主要研究的內(nèi)容有半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)，散熱壁的設(shè)計(jì)，散熱片的設(shè)計(jì)，溫度控制電路的設(shè)計(jì)。主要解決的問題：冷凝器的方案選擇，冷凝器的安裝位置， 螺栓的校核， 溫度控制電路的計(jì)算。 對(duì)太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽 冷凝器規(guī)程進(jìn)行如下設(shè)計(jì)： （ 1） 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 （ 2） 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽 冷凝器 的方案選擇 （ 3） 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （ 4） 太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的主要零件設(shè)計(jì) （ 5） 箱體上固定螺栓的校核 （ 6） 太陽能電路的工作原理 （ 7） 太陽能電路的元件選擇 （ 8） 太陽能電路的計(jì)算 在設(shè)計(jì)中 遇到了很多困難，如出現(xiàn)設(shè)計(jì)路線的不合理，甚至出現(xiàn)不能保證油蒸汽完 全冷卻。在進(jìn)行太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)中，因在材料的重量選擇不合理，出現(xiàn)過在汽車加速行使時(shí)不能保證固定在汽車油箱上的太陽能半導(dǎo)體油箱油蒸汽冷凝器的螺栓被 帶開。在進(jìn)行太陽能溫度控制電路的設(shè)計(jì)中，因繼流二極管的位置選擇錯(cuò)誤，使得 不能安全工作，繼電器也很容易 被擊穿 ，經(jīng)修改在本設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)路線正確合理，可以保證汽車在高速行使時(shí)安裝在油箱上的太