热电/蒸发冷却复合制冷系统特性及其优化研究

基本信息
批准号:51706099
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:24.00
负责人:周媛媛
学科分类:
依托单位:南京理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:余延顺,张涛,阚苏玉,廖吟霜,王晟琪
关键词:
蒸发冷却工作特性复合系统热电制冷优化
结项摘要

A novel hybrid thermoelectric/evaporative cooling system is presented to improve the performance of traditional indirect evaporative cooling systems. Theoretical simulation and experimental study will be carried out to investigate characteristics, optimization and control of the hybrid system consisting of an indirect evaporative cooler coupled with thermoelectric cooling modules. The heat and mass transfer characteristics of the hybrid system, and the main influential factors will be investigated. The high efficiency coupling of thermoelectric modules and the indirect evaporative cooler will be studied to obtain the matching relationship between main geometrical parameters of thermoelectric modules and gas channels and operation parameters. The influences of air parameters, water parameters and current parameters of thermoelectric modules on the characteristics of the hybrid system are also studied to explore the system’s varying condition performance and optimal operation control strategy. An entropy production analysis model of the hybrid system will be developed to investigate the optimal design of the hybrid system based on entropy minimization method. The research results will guide the optimal design and operation of the novel hybrid thermoelectric/evaporative cooling system, and provide theoretical basis for the system’s development and application. This will have positive academic meaning and practical value for further developments of both the evaporative cooling and thermoelectric cooling technologies.

为了有效提高传统间接式蒸发冷却空调系统的性能,提出一种新型的热电/蒸发冷却复合制冷系统。采用理论模拟和实验研究方法,针对在间接蒸发冷却器内部耦合了热电制冷模块的热电/蒸发冷却复合制冷系统,开展系统特性及其优化与控制研究。探索复合制冷系统传热传质特性及其主要影响因素;研究热电模块与间接蒸发冷却器之间的高效耦合机制,获得热电制冷模块和空气通道的主要结构参数与操作参数的匹配关系;揭示空气参数、水流参数及热电模块电流参数等对复合制冷系统特性的影响规律,获得系统变工况运行特性及最佳运行控制策略;建立复合制冷系统熵产分析模型,探索以熵产最小为目标的系统优化匹配设计方法。研究结果可指导该新型热电/蒸发冷却复合制冷系统的优化设计和运行,为该系统的开发提供理论依据和应用基础。这对于蒸发冷却技术及热电制冷技术的进一步发展都将具有积极的学术意义和应用价值。

项目摘要

为了有效提高传统间接式蒸发冷却空调系统多工况运行稳定性及在湿热环境下的工作性能,提出了将热电模块置于传统间接蒸发冷却器的干湿通道中间隔板中构建一种新型的热电辅助式蒸发冷却复合制冷系统。采用理论模拟和实验研究方法,针对在间接蒸发冷却器内部耦合了热电制冷模块的热电/蒸发冷却复合制冷系统,开展了深入的系统特性及其优化与控制研究。首先针对复合制冷系统传热传质过程建立了数值计算模型,探索了复合制冷系统传热传质特性及其主要影响因素;研究了热电模块与间接蒸发冷却器之间的高效耦合机制,获得了热电制冷模块和空气通道的主要结构参数与操作参数的匹配关系;研究了热电模块工作电流和运行模块等主要操作参数和空气参数及水流参数等对复合制冷系统特性的影响规律,获得了系统变工况运行特性及最佳运行控制策略;并重点研究了变工况条件下一次空气侧冷凝特性及其对复合系统性能的影响;探索了热电/间接蒸发冷却系统的空气流动形式和换热器通道面积优化设计方法;进一步针对传统间接蒸发冷却器和热电/间接蒸发复合冷却器串联的新型双级系统特性进行理论研究,并探究了双级系统空气流动形式和换热器结构及工况参数的优化匹配方法;针对传统间接蒸发冷却和热电/直接蒸发复合冷却器串联的双级系统特性及其主要参数对性能的影响规律进行理论研究。最后,分别针对热电辅助式蒸发冷却复合制冷系统和间接蒸发冷却-热电/直接蒸发冷却串联的双级系统进行了系统变工况特性实验研究,验证计算结果并修正数学模型。研究结果可指导该新型热电/蒸发冷却复合制冷系统的优化设计和运行,为该系统的开发提供理论依据和应用基础。这对于蒸发冷却技术及热电制冷技术的进一步发展都将具有积极的学术意义和应用价值。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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