热电热泵换热面积*优分配李军，陈林根，孙丰瑞海军工程大学系，湖北武汉430033摘要1考虑实际多热电堆热栗，在总传热面积定的条件下，研宄*优供热率供热系数时传热面积的*优分配，并分析了各种参数对*优性能的影响，所得结果对实际热电热泵性能分析与优化有定的指导作用。 2性能分析实际的半导体热电热泵是由多个热电热泵单元所组成如旧1所小付于每个热电热泵单元而言，由两种半导体材料组成，它们在温度为乃的冷端彼此联接，温度为乃的热端接电源。每个单元涉及的热效应有帕尔贴效应焦耳热效应内部导热热漏和冷热端的有限速率传热热阻损失。半导体热电热栗从低温热源。吸热，向温热源7供热5设冷热结点处的热流率服从牛顿传热定律基金项目国家重点基础发展规划资助项目973项目226301全国优秀博士学位论文作者专项资金资助项目2⑴B6热泵的输入功率和供热系数分别为户=23=，户3供热率和供热系数与外部传热不可逆性热电单元数1作电流以及内部热漏和内部热阻的关系。确定了定温度条件下，输出供热率和供热系数与电流和传热面积间的关系。本文将在文献的基础上，进步对热电热泵进行传热面积分配优化。 3传热面积*优分配在高低温侧换热器总传热面积定的条件下，优化其分配，即给定约束条件=.+内，求=1的*作值。使得定输电流下热电热泵的供热率和供热系数趋于*佳值。那么有优化工作采用数值计算来完成计算中取=办热面积定=，7，的条件下供热率优化和供热系数的优化。由2可知，随着工作电流的增加。热电热泵向外供出的热量是，加的；而阁3说明对于给定的面枳分配，热电热泵的供热系数是随着工作屯流的增加足先增加减小的。在给定工作电流的情况热电热泵的供热率在面积分配较大和较小的两个极端有个迅速增加和迅速减小热电单元数定=，时，曲枳分配对热电热泵2特性的影响，这两是对2和3的补充说明，从另个角度说明当工关系的影响5面私分配的变化1关适的出响作电流给定时，热电热泵的*优性能对面积分配存在*优值。 3.2总传热面积对性能优化的影响积不同时的供热率供热系数与面积分配之间的关系，当总的传热面积，加时，*佳的面积分配变化并不足很火阁89则给出了不同工作电流总传热面积变化时，*佳供热率，*佳供热系数，与电流的关系，由可知，定时佳供热率摄佳供热系数这均随总佳工作电流随总面积变化并不是很大。 3.3热电单元数对性能优化的影响数对半导体热电热泵的供热率供热系数与面积分配之间的关系。显然。热电单元数仅对供热率和热效率的，人值产生影响。而相应亍，大供热率*大供热系数的*优面积分配变化并不是很大=电卓元数对热电热泵的供热率。供热系数与工作电制冷随着热电单元数的增加，热电热泵对外提供的热量是增加的；由13知热电单元数的增加使得供热系数值减小，而相应与*大供热系数的*佳工作电流则变化不是很大。 4结论到了从佳功率。效率，并分析了电流热电单元总数总传热面积对该优化关系的影响，由分析可知电流总传热面积对热电发电机功率效率均有较大；柬向，如1椎传热面枳分况也良较大出响。ifi设计和应用中应综合考虑以上因素，以期达到*大经济效益。本文所得结果付实小热电发电机的设计和应用有定的指导意义，5参考文献陈林根，孙丰瑞，陈文振。热电制冷和泵热循环的有限时间热力学分析。工程热物理学报，1994151316