【全套带图】汽车太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的设计

购买文档送全套 纸 咨询 14951605 下载文档送对应的 纸 14951605 或 1304139763 本科学生毕业设计 汽车太阳能半导体油箱油蒸汽 冷凝器的设计 系部名称 ： 汽车工程系 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 秦文波 指导教师 ： 臧杰 职 称 ： 教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二九年六月 购买文档送全套 纸 咨询 14951605 下载文档送对应的 纸 14951605 或 1304139763 s 009黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 本次设计是对在夏季等气温较高时，汽车油箱中的 汽油、柴油容易蒸发，产生的油蒸汽进入大气中，造成严重的环境污染和能源浪费。 汽车 太阳能半导体 油箱 油蒸汽冷凝器 是利用 太阳能给蓄电池充电，由蓄电池驱动装有半导体制冷芯片的 油箱 油蒸汽冷凝器， 用于汽车油箱上 汽油、柴油的油蒸汽冷凝，将油蒸汽冷凝成液态，流回油箱。 半导体制冷技术的原理是利用半导体材料的温差效应，当直流电通过由两种不同的半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，如果在热端安装散热装置，吸收端就能通过热量输运制成简单方便的制冷 器，当改变直流电极性时，又能达到制热的效果，利用上述原理设计的温差电制冷技器可以作为冷、热源制成具有冷藏、热藏、降温、恒温、升温等功能的冷热藏器。 关键词 ： 太阳能 ； 油箱 ； 蓄电池 ； 半导体冷凝器 ； 温度控制电路 黑龙江工程学院本科生毕业设计 of of if in be is C of of of of be as as of 龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . I . 1 章 绪论 . 1 计的目的和意义 . 1 阳能半导体制冷技术国内外概况 . 2 计的主要内容 . 4 第 2 章 太阳能 半导体油箱油蒸汽冷凝器 工作原理及方案选择 . 4 阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 . 5 阳能 半导体油箱油蒸汽冷凝器的方案选择 . 6 阳能 半导体油箱油蒸汽冷凝器的安装位置 . 9 章小结 . 9 第 3章 太阳能半导体油箱油蒸 汽 冷凝器设计 . 10 阳能半导体 冷凝器的总体结构设计 . 10 阳能 半导体冷凝器的主要零件设计 . 11 体上固定螺栓的校核 . 12 体底部固定螺栓的校核 . 12 热片固定螺栓的校核 . 13 章小结 . 14 第 4 章 太阳能半导体 温度控制电路的设计 . 15 阳能 电路图及电路工作原理 . 15 阳能 电路元器件选择 . 16 阳能 温度控制电路的计算 . 17 章小结 . 20 结论 . 21 参考文献 . 22 黑龙江工程学院本科生毕业设计 致谢 . 23 附录 . 24 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 计的目的和意义 在夏季等气温较高时，汽车油箱中的 汽油、柴油容易蒸发，产生的油蒸汽进入大气中，造成严重的环境污染和能源浪费。 汽车 太阳能半导体 油箱 油蒸汽冷凝器 是利用太阳能给蓄电池充电，由蓄电池驱动装有 半导体制冷芯片的 油箱 油蒸汽冷凝器 ， 用于汽车油箱上 汽油、柴油的油蒸汽冷凝，将 油蒸汽冷凝成液态，流回油箱。 汽车 太阳能半导体 油箱 油蒸汽冷凝器安装在 油箱体上 ，将油蒸汽冷凝成液态流回油箱后，不仅可以减少油蒸汽进入大气，减少对大气造成的污染，还可以节省燃油。另外， 汽车 太阳能半导体 油箱 油蒸汽冷凝器 易形成产品，有 经济 价值潜力和广泛的实用性 。 太阳能是新能源与可再生能源的重要组成部分， 是绿色无污染的，具有取之不尽，用之不竭的特点。 能源作为国民经济的基础，与社会经济的发展和人民的生活质量息息相关。在各种可再生能源中，太阳能具有其它常规能源无法相比的优越性。太阳能储量巨大，太阳能在地球上绝大多数地区 具有存在的普遍性，可就地取用，太阳能利用具有清洁性的特点，其开发利用时几乎不产生任何污染 1。 太阳能的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还有明显的经济价值。太阳能至少具有两方面的优势：一是输入的能量代价为零，二是排放的污染为零，这也是今天特别关注的原因。目前，对新能源、可再生能源动力装置的主要评价指标大多仍沿用常规化石燃料能源装置的指标，如效率、功率、单位功率成本、环保指标等。但这些指标对新能源动力装置（包括太阳能）大不一样，应予以不同评价。对于太阳能制冷装置，首先要优化 的应该是降低单位实用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率。 太阳能的开发利用主要有光热利用、光伏利用、光化学利用等三种形式。光热利用是将太阳能转换为热能存储起来，其中太阳能热水器是光热利用最成功的领域，还有太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统、太阳能土壤消毒杀菌技术等，这些技术尤其在我国北方和西部应用较广，成效显著。以太阳能电池技术为核心的太阳能光伏利用成为太阳能开发利用中最重要的应用领域 2。 太阳辐射能作为一种能源，与煤炭、石油和核能等比较，有着独具的特点。它的优点可概括如下四点：普遍、 无害、 长久、 巨大。按照目前太阳质量消耗速率计，黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 太阳内部的热核反应足以维持 600 亿年，相对于人类发展历史的有限年代而言，完全可以说是取之不竭，用之不尽的能源。我国属太阳能资源丰富的国家之一，辐射总量在 03 06kJ/之间，全国总面积 2/3 以上地区年日照时数大于 2000h。太阳能将成为几十年后我国乃至全世界主要的能源之一。现在利用太阳能进行制冷的方法有许多成熟技术。但无论是太阳能吸收式，或蒸汽喷射式等等，都需要用到氟、溴化锂和氨等制冷剂。相比之下，半导体制冷的优势就比较明显，现在 利用半导体制冷的产品也有一些，例如海尔车用冰箱等，受到了有车族的喜爱。 阳能半导体制冷技术国内外概况 太阳能是新能源与可再生能源的重要组成部分，是绿色无污染的，具有取之不尽，用之不竭的特点。能源作为国民经济的基础，与社会经济的发展和人民的生活质量息息相关。在各种可再生能源中，太阳能具有其它常规能源无法相比的优越性。太阳能储量巨大，太阳能在地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用，太阳能利用具有清洁性的特点，其开发利用时几乎不产生任何污染 3。 太阳能的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带 来很好的社会效益、环境效益，而且还有明显的经济价值。太阳能至少具有两方面的优势：一是输入的能量代价为零，二是排放的污染为零，这也是今天特别关注的原因。目前，对新能源、可再生能源动力装置的主要评价指标大多仍沿用常规化石燃料能源装置的指标，如效率、功率、单位功率成本、环保指标等。但这些指标对新能源动力装置（包括太阳能）大不一样，应予以不同评价。对于太阳能制冷装置，首先要优化的应该是降低单位实用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率。 太阳能制冷技术发展比较快的方面是太阳能供冷供暖综合系统，利用溴化锂吸收式制冷技术 和成熟的真空管集热器产品结合，比较成功地供冷供暖，建立了不少示范工程项目。太阳能固体吸附式制冷技术的研究近一二十年来以有新的突破，创造出较理想的实用产品 太阳能间隙式吸附冰箱，白天太阳能加热的热水供晚间使用，夜间制冰供白天使用。太阳能连续回热式吸附制冰机和空调机很快可以投入实际应用阶段 4。 溴化锂吸收式制冷机目前在国内外都有较大的发展，特别是在我国发展和应用的前景非常广阔。溴化锂吸收式制冷机的工作过程包括两个部分：一部分是在发生器中产生的冷剂蒸汽在冷凝器中凝结成冷剂水，经节流后进入蒸发器，在低压下吸热 蒸发，产生冷效应；另一部分是从发生器出来的浓度较高的溴化锂溶液，经节流和冷却，在吸收器中吸收产生冷效应后的冷剂蒸汽，使制冷过程不断继续。溴化锂溶液吸收冷剂蒸汽后，浓度降低，由溶液泵输送，重新进入发生器 。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 太阳能吸附式制冷系统是利用物质的物态变化来达到制冷的目的。其制冷系统主要由太阳能 吸附集热器、冷凝器、蒸发储液器、风机盘管、冷媒水泵等部分组成， 白天太阳辐射充足时，太阳能吸附集热器吸收太阳辐射能后，吸附床温度升高，使冷却剂从吸附剂中解吸，太阳能吸附集热器内压力升高。解吸出来的制冷剂进入冷凝器，经冷却介质（水 或空气）冷却后凝结为液态，进入蒸发储液器。这样，太阳能就转化为代表制冷能力的吸附势能储备起来，实现化学吸收潜能的储存 。 太阳能的开发利用主要有光热利用、光伏利用、光化学利用等三种形式。光热利用是将太阳能转换为热能存储起来，其中太阳能热水器是光热利用最成功的领域，还有太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统、太阳能土壤消毒杀菌技术等，这些技术尤其在我国北方和西部应用较广，成效显著。以太阳能电池技术为核心的太阳能光伏利用成为太阳能开发利用中最重要的应用领域 5。 太阳能是新能源与可再生能源的重要组成部分，是 绿色无污染的，具有取之不尽，用之不竭的特点。能源作为国民经济的基础，与社会经济的发展和人民的生活质量息息相关。在各种可再生能源中，太阳能具有其它常规能源无法相比的优越性。太阳能储量巨大，太阳能在地球上绝大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用，太阳能利用具有清洁性的特点，其开发利用时几乎不产生任何污染 。 太阳能的开发利用有着巨大的市场前景，不仅带来很好的社会效益、环境效益，而且还有明显的经济价值。太阳能至少具有两方面的优势：一是输入的能量代价为零，二是排放的污染为零，这也是今天特别关注的原因。目前，对新能源、 可再生能源动力装置的主要评价指标大多仍沿用常规化石燃料能源装置的指标，如效率、功率、单位功率成本、环保指标等。但这些指标对新能源动力装置（包括太阳能）大不一样，应予以不同评价。对于太阳能制冷装置，首先要优化的应该是降低单位实用制冷功率的成本，而不是提高其制冷效率 6。 在致力于保护环境的今天，研制开发一种性能优越，对环境无害的制冷技术已经成为全球制冷技术科学研究领域的一个重要课题。所以半导体制冷技术具有广阔的发展前景。导体的热电效应主要包括：塞贝克效应、帕尔贴效应、汤姆逊效应、焦耳效应和傅立叶效应。而半导 体制冷技术是利用了帕尔贴效应。 帕尔贴效应其机理主要是电荷载体在不同的材料中处于不同的能量级，在外电场的作用下，电荷载体从高能级的材料向低能级的材料运动时，便会释放出多余的能量。反之，电荷载体从低能级的材料向高能级的材料运动时，需从外界吸收能量。能量在不同材料的交接面以热的形式放出或吸收。金属材料的帕尔贴效应较微弱，而半导体材料的帕尔贴效应则强的多，所以在实际工程中采用半导体制冷 。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 半导体制冷技术的特点： （ 1）无运动部件，因而工作时无噪声，无磨损、寿命长，可靠性高 ； （ 2）不使用制冷剂，故无泄漏，对环境无 污染； （ 3）半导体制冷器参数不 受空间方向的影响，即不受重力场影响，在航天航空领中有广泛的应用； （ 4）作用速度快，工作可靠，使用寿命长，易控制，调节方便，可通过调节工作电流大小来调 节制冷能力。也可通过切换电流的方向来改变其制冷或供暖的工作状态； （ 5）尺寸小，重量轻，适合小容量、小尺寸的特殊制冷环境 7； 目前，热电制冷和机械制冷之间的差距很大，要使热电制冷的经济性达到和机械压缩式制冷一样，必须使优值系数 z 达到 13 10上。为此，世界各国的半导体制冷学者均将主要精力放在寻找新的半导体材 料上 ，力图通过提高新材料的热电性能促进半导体制冷器的应用和发展； 半导体制冷技术与传统的制冷技术有着根本的区别，它既不用制冷剂，也不用机械设备和管路，只要给半导体制冷器通上直流电，它的冷端就会迅速降温，降温速度快并且容易控制，无噪音和污染，体积小，解决了许多特殊场合下的制冷问题，并能实现对温度的精确控制。例如：在化工方面，运动粘度测试仪的恒温浴槽、凝固点测试仪等；在电子技术方面，发热半导体器件的冷却、光电被增管的冷却、红外探测仪的冷却等；在医学上，利用半导体制冷器研制成功了冷冻切片机、冷冻治疗器、生化仪等；还有 精密露点仪、精密恒温器等都是采用半导体制冷器制冷的 8。 计的主要内容 本设计设计的是太阳能 半导体油箱 油箱油蒸汽冷凝器，本设计主要研究的内容有半导体油箱油蒸汽冷凝器的设计，散热壁的设计，散热片的设计，温度控制电路的设计。 主要解决的问题：冷凝器的方案选择，冷凝器的安装位置， 螺栓的校核， 温度控制电路的计算。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 2 章 太阳能 半导体油箱油蒸汽冷凝器 工作原理及 方案 选择 阳能 半导体油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 半导体制冷技术的原理是利用半导体材料的温差效应，当直流电通过由两 种不同的半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，如果在热端安装散热装置，吸收端就能通过热量输运制成简单方便的制冷器，当改变直流电极性时，又能达到制热的效果，利用上述原理设计的温差电制冷技器可以作为冷、热源制成具有冷藏、热藏、降温、恒温、升温等功能的冷热藏器。 由 X 及 Y 两种不同的金属导线所组成的封闭线路。通上电 源之后，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高，这就是半导体制冷的基本原理 。 半导体制冷是利用热电制冷效应的一种制冷方式，因此又称为热电制冷或温差电制冷。半导体制 冷器的基本元件是热电偶对，即把一个 p 型半导体元件和一只 n 型半导体元件连成的热电偶。 当直流电源接通，上面接头的电流方向是 度降低，并且吸热，形成冷端；下面接头的电流方向是 度上升，并且放热，形成热端。把若干对热电偶连接起来就构成了常用的热电堆，借助各种传热器件，使热电堆的热端不断散热，并保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，产生低温，这就是半导体制冷的工作原理。太阳能半导体制冷系统就是利用半导体的热电制冷效应，由太阳能电池直接供给所需的直流电，达到制冷制热的效果。 太阳能半 导体制冷系统由太阳能光电转换器、数控匹配器、储能设备和半导体制冷装置 4 部分组成。太阳能光电转换器输出直流电，一部分直接供给半导体制冷装置，另一部分进入储能设备储存，以供阴天或晚上使用，以便系统可以全天候正常运行。 太阳能光电转换器可以选择晶体硅太阳能电池或纳米晶体太阳能电池，按照制冷装置容量选择太阳能电池的型号。晴天时，太阳能光电转换器把照射在它表面上的太阳辐射能转换成电能，供整个系统使用。 把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热 数控匹配器使整个系统的能量传输始终处于最佳匹配状态。同时对储能设备的过充、过放进行控制。 储能设备一般使用蓄电池，它把光电转换器输出的一部分或全部能量储存起来，以备太阳能光电转换器没有输出的时候使用，从而使太阳能半导体制冷系统达到全天黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 候的运行。 阳能 半导体油箱油蒸汽冷凝器的方案选择 太阳能安装在汽车的顶部，将吸收的太阳光能转换成电能，给蓄电池充电。蓄电池作为油蒸汽冷凝器中温控电路的电源。半导体油箱油蒸汽冷凝器有以下三种安装方案： 方案 1：油蒸汽冷凝器安装在油箱体上。 在油箱体中部开孔，将太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器制作成一方盒，冷凝器的底部也开孔，冷凝器的孔与油箱上的孔相连接 ，油蒸汽进入冷凝器冷凝成液体后又流回油箱。 此方案操作简单，结构不复杂，可以更彻底的对油蒸汽进行冷凝。 如图 图 导体油箱蒸汽冷凝器的安装位置示意图 方案 2：半导体制冷芯片安装在油箱颈部，实现对油蒸汽的冷凝。 将半导体制冷芯片安装在油箱加油口的颈部，使挥发的汽油蒸汽通过油箱加油口颈部的制冷芯片时，冷却成液态汽油流回油箱中。 此方案虽然结构简单，但对油蒸汽不能完全彻底的冷凝。 如图 示。 方案 3：油箱外部循环制冷方式。 在油箱 体合适位置开两个孔，可在与油箱盖连接的孔颈处开孔作为燃油蒸汽的进黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 气孔，油箱最底部开孔作为回油孔，用一根导热性好的金属管将两孔相连。在金属管外部用贴制冷芯片，其冷端与金属管相接触，热端与散热片相结合，在散热片上固定一个小风扇，小风扇对散热片进行散热。 此方案结构复杂，不 能彻底对油蒸汽进行冷凝，在油箱外部安装流油管也很容易造成油泄露 ,汽油是易燃物对车造成不安全因素。如图 示。 图 导体油箱蒸汽冷凝器的安装位置示意图 1. 油箱盖 根据以上各种方案的优劣点， 综合分析后，选用方案 1。 本设计半导体油箱油蒸汽冷凝器的安装采用方案 1，即将半导体油箱油蒸汽冷凝器安装在油箱体上，安装在油箱顶部半导体油箱油蒸汽冷凝器的工作原理如图 油箱中蒸发的燃油蒸汽进入油蒸汽冷凝器，油蒸汽冷凝器中的温度控制电路控制半导体制冷，将油蒸汽冷凝成液态，流回油箱。 太阳能电池吸收太阳能，转换成电能，通过充电电路向蓄电池充电，蓄电池作为油蒸汽冷凝器的电源，驱动油蒸汽冷凝器中的温度控制电路及半导体制冷芯片。 根据热敏电阻采集到油箱中的温度信号，油蒸汽冷凝器中的温度控制电路控制半导体制冷。当 温度高于控制点温度时，温度控制电路使制冷片开始制冷，当温度低于控制点温度时，半导体芯片停止制冷。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 图 导体油箱蒸汽冷凝器的安装位置示意图 图 装在油箱顶部 半导体油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 阳能 半导体油箱油蒸汽冷凝器的安装位置 半导体油箱油蒸汽冷凝器的安装位置示意图见图 油箱中的燃油由于传热及热辐射的作用使燃料大量挥发并导致压力升高时，这些蒸发物通过油箱体与冷凝器之间的通气孔，进入冷凝器。油蒸汽冷凝器将蒸 汽冷凝成液体，流回油箱。 目前，汽车的油箱盖上都有通气器，在本设计中 ,将油箱盖做成密封的，通气器设计在油蒸汽冷凝器的上方。 章小结 半导体制冷技术的原理是利用半导体材料的温差效应，当直流电通过由两种不同的半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量 。本设计有三种可选方案，在对三种方案的好处与坏处的对比，本设计选用第一种方案将半导体冷凝器安装在油箱体上部。 图 导体油箱油蒸汽冷凝器的安装位置示意图 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 第 3 章 太阳能半导体油箱油蒸气冷凝器设计 阳能半导体 冷凝器的总体结构设计 油蒸汽冷凝器如图 散热片 1、制冷片 2、型脚架 8、固定座 9、冷凝器壁10、阀支座 11、空气阀壁 12、风扇 15、油箱体 25 等组成。 油蒸汽冷凝器整体通过螺栓 27 及与它相对称位置的螺栓固定在汽车油箱体上。油蒸汽冷凝器的上端安装风扇 15，风扇固定在空气阀支座上 11，空气阀使油蒸汽冷凝器的内部与大气相通。 半导体制冷忒片的冷端贴在油蒸汽冷凝器壁上，用绝热材料将半导体制冷片固定密封；半导体制冷片的热端与散热片 1 相接触 ，散热片由螺栓 6 固定。 制冷翅 24 是由铝合金材料做成，安装在油蒸汽冷凝器的内部。制冷翅上有小孔，可以使冷凝后的液态油顺利流回油箱。 散热片 采用铝合金材料，有利于传热，采用模具拉伸成形。散热 片上有多个小散热片并列组合，增大散热面。散热片长 110 50与半导体制冷片的热端相连接，散热片由螺栓固定在冷凝器壁上。当半导体制冷片开始工作时，冷端吸收冷凝器内部油蒸汽的热量，热端将热量传递给散热片，散热片向大气中散热 。 散热壁 采用 硬铝 模具拉伸成形工艺性好。散热壁长 140 140部与制冷翅连接 ，外部与半导体制冷片的冷端相连接在散热壁下方打出的螺栓口，使冷凝器整体通过螺栓及与它想对称位置的螺栓固定在汽车油箱体上 。 当半导体制冷片开始工作时，冷端吸收冷凝器内部油蒸汽的热量，热端将 能 量传递给散热片，散热片向大气中散热。安装在冷凝器上端的风扇， 风扇型号9寸 80 80 25，电流 压 12V。风扇框架和风叶采用 注塑一次成型， 30玻纤级阻燃剂 。风扇安装在冷凝器的上端。风扇不断的向散热片吹冷风，使散热片能够及时散热使散热片能够及时散热 不断向散热片吹冷风，使散热 片能够及时散热。冷凝器将油蒸汽冷凝成液态后，油液顺着制冷翅上的小孔，流回油箱。 安装在油蒸汽冷凝器上端的通气器有直空阀和压力阀组成，当汽油箱内汽油不断减少时，箱内压力下降到 a 以下时，直空阀门 16 被大气压开，空气便进入汽油箱内。当箱内的汽油蒸汽过多，压力阀阀门密封圈座 13 被汽油蒸汽压开，汽油蒸汽经冷凝器冷凝后在排入大气，排入大气的汽油蒸汽减少了，降低了大气污染。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 图 蒸汽冷凝器 1 散热片； 2 制冷片； 3 螺栓； 4 螺母； 5 垫圈； 6 螺柱； 7 垫圈； 8L 型脚架 1； 9 固定座； 10 冷凝器壁； 11 阀支 座； 12 空气阀壁； 13 压力阀阀门密封圈座； 14 弹簧 1； 15 风扇； 16 直空阀门； 17直空阀挺住； 18 弹簧 2； 19 密封圈； 20 螺栓； 21 螺母； 22 垫圈； 23 直脚架； 24 制冷翅； 25 油箱体 阳能 半导体冷凝器的主要零件设计 （ 1）散热片 采用铝合金材料，有利于传热，采用模具拉伸成形。散热 片上有多个小散热片并列组合，增大散热面。散热片长 110 50与半导体制冷片的热端相连接，散热片由螺栓固定在冷凝器壁上。当半导体制冷片开始工作时，冷端吸收冷凝器内部油蒸汽的热量，热端将热量传递给散热片，散热 片向大气中散热 。 （ 2）散热壁 采用 硬铝 模具拉伸成形工艺性好。散热壁长 140 140部与制冷翅连接，外部与半导体制冷片的冷端相连接在散热壁下方打出的螺栓口，使冷凝器整体通过螺栓及与它想对称位置的螺栓固定在汽车油箱体上 。 （ 3） 制冷片 制冷片是由两种 不同的半导体材料串联成的电偶，制冷片的冷端帖在油蒸汽冷凝器墙壁上，热锻与散热片相接触。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 （ 4）制冷翅 制冷翅 24 是由铝合金材料做成，安装在油蒸汽冷凝器的内部。制冷翅上有小孔，可以使冷凝后的液态油顺利流回油箱。 （ 5） 风扇 风扇型号 9寸 80*80*25，电流 压 12V。风扇框架和风叶采用 注塑一次成型， 30玻纤级阻燃剂 。风扇安装在冷凝器的上端。风扇不断的向散热片吹冷风，使散热片能够及时散热。 （ 6）压力阀 压力阀安装在冷凝器上端，风扇下端。 压力阀珐门密封圈座与冷凝器壁在 93号的弹簧作用下紧密相接，当箱内的汽油蒸汽过多，压力阀阀门密封圈座被汽油蒸汽压开，汽油蒸汽经冷凝器冷凝后在排入大气，排入大气的汽油蒸汽减少了，降低了大气污染。 （ 7）直空阀 安装在冷凝器上端， 直空阀挺住与 93号弹簧深进冷凝器内部，直空阀 与压力阀共同组成油蒸汽冷凝器上端的通气器，当汽油箱汽油不断减少时，箱内压力下降到大气压力 (下时，直空阀门 被大气压开，空气便进入汽油箱内。 体上固定螺栓的校核 体底部固定螺栓的校核 此处选择3量 12。 螺栓材料选择 抗拉极限强度为8 0 0 M P ，屈服极限为 6 4 0 M P ，安 全系数 S 为 , 。因此螺栓的许用应力 和许用挤压应力p分别为： 8 0 0 M P 0 M P 2 5bp （ 6 4 0 M P 6 M P 5 （ 汽车启动时或加减速时 ， 由于受到惯性力的作用，箱体底面与油箱的连接螺柱组承受横向载荷 ，螺栓杆和孔壁受挤压： 整个冷凝器承受的惯性力： F = （ 式中 :m 冷凝器的总质量 a 汽车的加速度 冷凝器的主要材料为硬铝，密度大约为 310 3/kg m ，另外电机，风扇，及其黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 固定结构也有一定重量。经过计算，最后，冷凝器的总质量大约为 8 另外，对于本此设计的冷凝器所安装的汽车为 本田 车从静止加速到100 /约需要 10 秒钟，也 就是说，汽车的最大加速度大约为 2100 2 . 8 /3 . 6 1 0a m s （ 于是： F =8 （ 每个 螺 柱承受的工作剪 力为 ： 2 2 . 4 1 . 8 7 z （ 式中 :F整个箱体所承受的惯性力 (N) z 螺栓数 联接螺栓抗挤压强度校核： 1 . 8 7 0 . 3 1 2 M p （ 所选的3 联接螺栓抗剪切强度条件： 224 4 1 . 8 7 0 . 2 6 5 M p （ 从校核结果我们可以看 所选的5栓 完全可以 满足抗 剪切 强度条件。 热片固定螺栓的校核 此处 也 选择3量 24 个。 选择材料与上述相同。 传递转矩时，螺栓杆受横向剪切，螺栓杆和孔壁受挤压：螺栓杆承受的横向切力为 ： 1 2 . 8 2 . 8F m a N （ 式中 :m 散热片总质量 a 汽车的加速度 每个 螺 柱承受的工作剪 力为 ： 2 . 8 0 . 4 6 z （ 式中 :F整个箱体所承受的惯性力 (N) z 螺栓数 联接螺栓抗挤压强度校核： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 0 . 4 6 0 . 0 7 6 M p （ 所选的3 联接螺栓抗剪切强度条件： 224 4 0 . 4 6 0 . 0 6 5 M p （ 所选的3完全能 满足抗 剪切 强度条件。 章小 结 在冷凝器的大小选择上我以本田 为例所确 定的冷凝器大小， 本田 箱上部与车身距离为 160以本设计中半导体油蒸汽冷凝器可以安装，符合实际条件。 因为冷凝器器都是可以同比例增大或缩小的，所以它适合所有车型。吕合金材料有利于传热，所以冷凝器里的散热片选此材料。风扇直接吹到散热片上可以更好的把热量散发。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 第 4 章 温度控制电路的设计 阳能 电路图及电路工作原理 温度控制电路如图 路工作原理：当温度逐渐高于控制点温度时，热敏电阻值逐渐降低，则 联部分分得的电压逐渐减少， A 点电位不断升高，使加在1流也逐渐增大 ，1电器闭合，半导体制冷片开始制冷工作。 当温度逐渐降低，低于控制点温度时，热敏电阻 值逐渐上升，则 A 点电位逐渐下降， 2时2电器 K 逐渐断开，半导体制冷片逐渐停止制冷工作。 热敏电阻作用：贴在油箱壁上检测油箱温度，控制1制冷片提供制冷信号。 续流二极管4护2V，由于继电器为感性元件，当其断开时会产生反向电动势，击穿 2V。所以要在此处加上续流二极管，以保护 。 继电器作用：对半导体制冷工作过程起到开关控制作用。1b、 e 极：相当于直流稳压电源，保持1 度控制电路 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 阳能 电路元器件选择 （ 1）热敏电阻 热敏电阻与可变电阻串联在电路中，对温度进行检测，为温度控制电路提供采集信号， 实验测得热敏电阻阻值与温度关系见表 表 敏电阻阻值与温度关系 温度（） 阻值（） 温度（） 阻值（） 0 5 6 8 2 4 5 7 2 0 4 1 2 3 0 2）半导体制冷芯片 本设计所用半导体制冷芯片型号是 许的最大电压 大允许电流 8A、最大功率： 导体制冷芯片，传热速度非常快，所以，制冷时要有良好的散热系统。 （ 3）电磁继电器 本设计所用电磁继电器是当蓄电池电压为 ，电磁继电器的阻值为 （ 4）可变电阻 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 可变电阻的最大阻值为 1， 可变电阻与热敏电阻串联，1验证明要保证电路中总的电压、总的电流不变，当可变电阻阻值增大时，热敏电阻阻值就减小，温度点发生变化。所以，调节可变电阻的阻值，可以得到不同的温度点。 可变电阻调整方法：可变电阻的壳体上有三个引脚和一个旋钮组成。其中的两个引脚靠近可变电阻的壳体，另一个引脚靠近中心。本设计选择接左下和靠近中心的引脚。将旋钮顺指针调节时，可变电阻阻值减小，逆时针调旋钮时，阻值增大。 （ 5）其它元器件 其它元器件的选择如表 表 其它元器件 代号 型号 阻值 2金属膜电阻 1 1246金属膜电阻 1 3金属膜电阻 300 1324阳能 温度控制电路的计算 50时，可变电阻 值： 617，热敏电阻 值： 457取电源电压为，12为 、 E 极压降为 A 点电压 U 为 （ 可变电阻、热敏电阻串联两端电压 （ 可变电阻、热敏电阻串联电路电流 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 电阻2 4. 4） 1 0 0 0 8 （ 电阻6 1 0 0 0 1 （ 1 C （ 1当1电源电压为 ，24、 E 极压降为 3 （ 3 （ 2 I B （ 2 C （ 2A 2 校核：温度越高、电压越大、电阻小、电流大，1坏的可能性也黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 较大，因此，校核在高温高压的情况下，1 高温度、高电压情况： 温度 70、电压 敏电阻阻值 变电阻阻值 617，可变电阻、热敏电阻总路电流 0 0 8 4 R （ 2 （ 1 0 0 2 3 （ 6 （ 1 0 0 1 6 （ 1 C （ 1 1温度越低、电压越 小、电阻大、电流小，1核在低温低压情况下，1 低温度、低电压情况校核结果如表 度 0、电压 12V、热敏电阻阻值 变电阻阻值 617。 表 温低压情况校核结果 名称 计算结果 名称 计算结果 3 3 龙江工程学院本科生毕业设计 20 高温度、低电压情况： 温度 70、电压 12V、热敏电阻阻值 、可变电阻阻值 617。计算结果见表 温低压校核结果 名称 计算结果 低温度、高电压情况： 温度 0、电压 敏电阻阻值 变电阻阻值 617。计算结果见表 温高压校核结果 名称 计算结果 名称 计算结果 3 3 章小结 通过对热敏电阻与可变电阻串联在电路中，对温度进行检测，测德热敏电阻与温度的关系。通过在不同温度，压力下校核得出：温度越高、电压越大、电阻小、电流大，1坏的可能性也较大，因此，校核在高温高压的情况下，1度越低、电压越小、电阻大、电流小，1核在低温低压情况下，1 黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 结 论 本设计主要是对太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的设计， 本设计主要研究的内容有半导体油箱油蒸汽冷凝器的设计，散热壁的设计，散热片的设计，温度控制电路的设计。主要解决的问题：冷凝器的方案选择，冷凝器的安装位置， 螺栓的校核， 温度控制电路的计算。 对太阳能半导体油箱油蒸汽 冷凝器规程进行如下设计： （ 1） 太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的工作原理 （ 2） 太阳能半导体油箱油蒸汽 冷凝器 的方案选择 （ 3） 太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的总体结构设计 （ 4） 太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的主要零件设计 （ 5） 箱体上固定螺栓的校核 （ 6） 太阳能电路的工作原理 （ 7） 太阳能电路的元件选择 （ 8） 太阳能电路的计算 在设计中 遇到了很多困难，如出现设计路线的不合理，甚至出现不能保证油蒸汽完 全冷却。在进行太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的设计中，因在材料的重量选择不合理，出现过在汽车加速行使时不能保证固定在汽车油箱上的太阳能半导体油箱油蒸汽冷凝器的螺栓被 带开。在进行太阳能温度控制电路的设计中，因继流二极管的位置选择错误，使得 不能安全工作，继电器也很容易 被击穿 ，经修改在本设计中设计路线正确合理，可以保证汽车在高速行使时安装在油箱上的太