两级热电制冷机参数基于响应量方差的全局灵敏度分析方法技术

本发明专利技术涉及一种两级热电制冷机参数基于响应量方差的全局灵敏度分析方法，通过全局灵敏度分析方法研究了两级热电制冷机的设计参数的波动对其制冷性能的影响，计算了设计参数的全局灵敏度主指标与总指标。热电致冷机在实际的制造和使用过程中，设计参数往往是波动的。全局灵敏度分析可以指导设计人员进行合理的参数设计和资源分配，将设计参数波动对系统性能的影响降到最小，从而提高系统在不确定性环境下的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
两级热电制冷机参数基于响应量方差的全局灵敏度分析方法
本专利技术属于热电制冷领域，具体涉及两级半导体热电制冷机模型的全局灵敏度分析方法。通过建立两级半导体热电制冷机热力学方程，研究输入设计参数波动的对输出性能参数的全局灵敏度的影响，并按重要性对各设计参数进行排序，为热电制冷机的性能参数设计与优化提供指导。
技术介绍
半导体制冷是建立于塞贝克效应、珀尔帖效应、汤姆逊效应、焦耳效应、傅立叶效应共五种热电效应基础上的制冷新技术，具有结构简单、无运动部件、制冷速度快的优点，特别是系统无制冷剂，对环境无污染，目前在电子设备冷却、余热回收和小型制冷器件方面得到广泛应用。单级半导体制冷器在热端温度位于室温的条件下，冷端温度最低只能降低70K。为满足更大的温度差以及更好的性系数，多级热电制冷器得到了广泛的发展和应用。目前针对热电装置的研究主要集中于确定参数下的优化问题，忽略了热电制冷系统在设计、制造过程中参数的随机不确定性，且研究表明，热电制冷系统一些关键设计参数的微小波动会导致系统输出性能有很大的变化。因此，针对热电制冷系统进行全局灵敏度分析是十分有必要。通过合理的参数设计和资源分配可以有效地提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两级热电制冷机参数基于响应量方差的全局灵敏度分析方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立两级热电制冷机模型所述的两级热电制冷机模型由第一层的n对P‑N半导体元件和第二层的m对P‑N型半导体元件组成，第一层顶部、第一层与第二层之间以及第二层底部均由传热、电绝缘材料连接，以保证第二层的放热温度等于第一层的吸热温度；第一层和第二层半导体之间为串联结构；热电制冷机工作于高温热源TH和低温热源TL之间，热电制冷机热端温度为T1，冷端温度为T2，第一层与第二层之间的连接层温度为Tm，并且热电制冷机与高、低温热源间的传热速率有限，热电制冷机从低温热源的吸热量为QL，向高温热源的放热量为QH，k1、k2...

【技术特征摘要】
1.一种两级热电制冷机参数基于响应量方差的全局灵敏度分析方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立两级热电制冷机模型所述的两级热电制冷机模型由第一层的n对P-N半导体元件和第二层的m对P-N型半导体元件组成，第一层顶部、第一层与第二层之间以及第二层底部均由传热、电绝缘材料连接，以保证第二层的放热温度等于第一层的吸热温度；第一层和第二层半导体之间为串联结构；热电制冷机工作于高温热源TH和低温热源TL之间，热电制冷机热端温度为T1，冷端温度为T2，第一层与第二层之间的连接层温度为Tm，并且热电制冷机与高、低温热源间的传热速率有限，热电制冷机从低温热源的吸热量为QL，向高温热源的放热量为QH，k1、k2、F1、F2分别为热电制冷机与高温热源以及热电制冷机与低温热源之间换热器的传热系数和换热面积，P为输入功率；假定热电制冷机与热源之间的传热服从牛顿传热规律，即QL＝k2F2(TL-T2)(1)QH＝k1F1(T1-TH)(2)而对于每层热电单元而言，其冷、热端的热量分别为QL＝m[αIT2-0.5I2R-K(Tm-T2)](3)Qm＝m[αITm+0.5I2R-K(Tm-T2)](4)Qm＝n[αITm-0.5I2R-K(T1-Tm)](5)QH＝n[αIT1+0.5I2R-K(T1-Tm)](6)式中α＝αP-αN，αP、αN分别为P、N型半导体臂的Seebeck系数，I为工作电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张峰，徐夏雨，王璐，王亚萌，高洋，敖良波，岳珠峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61