第27卷第22期2011年11月
甘肃科技
CansuScienceandTechnolog),
%z.27Ⅳo.22
№.
20ll
便携式车载冰箱设计
梁雪,张永恒
(兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州730000)
摘要:随着社会和时代的进步,便携式电器已成为人们生活中不可或缺的物品。对便携式车载冰箱整体结构进行了初步设计,给出了冰箱风机、散热器、冰箱上盖扣、冰箱出风盖、冰箱传热器及传热桶的结构设计计算,并对冰箱壳体材料进行了介绍,相信这款全新的便携式车载冰箱将为人们的生活提供更多的便利。关键词:车载冰箱;半导体制冷;风机;散热器中图分类号:TB657.4
随着社会和时代的进步,便携式电器已成为人们旅行时不可或缺的物品,对于便携式电器的市场需求也越来越大。论文中所设计的便携式车载冰箱是一款半导体制冷冰箱,其原理是靠电子芯片制冷,利用特种半导体材料构成的P—N结,形成热电偶对,产生珀尔帖效应,即通过直流电制冷的一种新型制冷方法。制冷温度范围为一5—65℃,这种方法的优点是既能制冷又能制热,环保、无污染,体积小,成本较低,工作时没有震动、噪音、寿命长。
l
确定叶轮外径D。:p/o.5Pu;=后=常数
(1)
式中:p为风机全压(N/m2);p为标准状况下空气密度1.2kg/m3;‰为圆周速度,以降低噪音的角度出
发,选择Ⅱ。为70n∥s;后。为风机系数,后=l/狐。,根
据比转数查《泵与风机》‘31教材中的图4—2,尼。=2.35。把已知数代人式(1)可得p=1916.88N/m2。
D。:盟地:57.36蚴
(2)
式中:n为转数,,l=1250r/min。
冰箱各组成构件的结构设计
上盖扣的作用是当上盖合上时自动锁紧上盖,
由于出风盖存在阻力,影响风扇的送风量,为满足设计要求,达到尽可能好的散热效果,取D。=
120mmo
1.1上盖扣
防止上盖打开,以防止冰箱内物品掉出来,具体结构
形式如图l所示。
风机流量:Q=(詈)“y=o.545m3/s
(3)
式中:n。为比转数,n。=40;厅为转数;p为风机全压。
风机功率:%2而若杀21.3w<3w
(4)
式中:Q为风机流量;田为风机全压效率,叼=O.80;仇为传动效率,仇=l。
所选的轴流风机的功率远低于风机实际工作功率,满足要求。
叶片数与轮毂比有关,查《泵与风机》的表4—3
得叶片数为7。
轮毂直径仇:仉=徊。=0.35×120=42姗
图1上盖扣结构
(5)
式中:y为轮毂比;D;为叶轮外径。
1.2风机
设计冰箱功率48w,根据经验选型为DCl2V/
平均轴向速度e:e
0.25A,外径D。为120咖的轴流风机。选择轴流风
机的比转数为n,=40,根据比转数查《泵与风机》口】
教材中的图4—20可得轮毂比7=O.35。
2莩五≠:豸254JI∥s
(6)
将整个叶片从轮毂至外径分几个截面,截面的
万方数据
第22期
粱雪等:便携式车载冰箱设计
33
数量直接决定风机的大小,一般的小型风机可取3—5个截面,考虑到分割的方便,采用等距离分割的方法分割。
叶片几何平均直径:D。:垡姜.垡:90mm(7)
几何平均半径处得圆周速度:
Ⅱ。=等=5.88∥s
(8)
几何平均半径处的△C。:
厶气=jL=339.58n∥s
(9)
pu矗TI
任意截面处的△c。:
P
△c。=△c。(警)“=294m/s
(10)
式中:尺。为几何平均半径;尺为计算截面处的半径;a为边环量指数,瑾=0.5。
计算截面的栅距t:
t:攀:丛半塑:62.8舢
。一
Z
一
6
一u二‘o儿儿儿
(11)
、11,
式中:Z为叶片数。
选取截面的等力系数c仲,对于低压轴流风机,叶尖外的直径升力系数一般以不超过O.8—0.9为宜,高压轴流风机大于0.9为宜。
1.3出风盖
由于出风盖要满足外形美观的要求,同时还要
满足散热的要求,结合风扇的型号及尺寸,采用正面
中部进风,从上下两侧出风的思想进行设计,如图2
所示。
磁风口
图2出风盖结构
出风盖瞬变热引起的负荷:
Q。=FK△t=3.05形
(12)
=20℃;墨为传热系数,K=18.6W/m2・K。
雷诺数:R=月胁=2.2×103
(13)
万方数据
摩擦阻力系数A:A=“/月。=2.9×103
(14)
出风盖摩擦阻力△P。:
△P。=却伊/8尺=O.38Pa(15)
式中:A为摩擦阻力系数;尺为出风盖半径,R=5lmm;y为风道内空气平均流速,y=0.67n∥s;p为空气密度,p=1.2kg/m3。
出风盖局部阻力:Z=如俨/2=0.0081Pa(16)
式中:f为局部阻力系数,f=0.03,查《空气调节》课
本附表得。
出风盖阻力:△P=△匕+Z=0.3881Pa
(17)
1.4散热器
散热器的功能是将制冷系统的热媒所携带的热量,通过散热器壁面传给大气,达到带走被冷却对象热量的目的,其结构如图3所示。
图3散热器结构
n
确定散热器传热系数:巧=羔+瓦=50℃(18)
■』、
确定散热器的片数n:n=附=2l
(19)
由于两层塑料件之间要填充发泡料,而制冷片图4传热器结构
式中:瓦为散热器的热端温度;Q为散热器的散热
量,Q=50w;F为散热面积,,=141388舢2;瓦为室
内温度为30℃;K为散热器的散热系数,查《供热工程》可得K=18.4w/m2。
式中,为散热器每片散热面积,=6500nun2。
1.5传热器
厚度又较薄,为了使制冷片产生的冷量能够传送到
冰箱的内部,故要加一个传热块,由于传热块需嵌在发泡料中,对外部形状不做要求,只要能满足传热的要求即可,其提级越小越好,根据冰箱结构特点,确
定采用如下形式,如图4所示。
式中:F为出风盖面积,F=0.0082m2;△t为温差,△t
式中:t,为空气的粘性系数,口=15.7×lO“m2/s;y为空气流速,y=0.67n∥s;月为出风盖半径,尺=
51nllIl。
甘肃科技
1.6传热桶
第27卷
2)易于携带、外形美观。由于半导体制冷片的结构简单、外形尺寸很小,所以冰箱的总重量很轻,预计该冰箱的总重量在3kg左右,整个外形应采用流线型设计,手感好,可根据不同需要搭配出各种颜色。
3)操作简单、噪声低。该冰箱具有制冷与制热两种功能,操作很简单,只需拨动转换开关即可。参考文献:
图5传热桶结构
传热桶的作用是将制冷片传来的热量再传给冰箱内的各部分。其结构如图5所示。
团
2冰箱壳体材料选择
小家电类常用的材料有ABS、PP和尼龙等。
[1][2]
代彦军,倪靓.太阳能半导体冰箱实验研究与性能分析[J].太阳能学报,2002.
罗斌,代彦军.太阳能半导体冰箱的性能分析[J].制冷学报,2006.
ABS耐热温度在85℃左右,表面光洁度好,铸造变
形小;PP表面性能较好,热流动好,更适宜铸造较大且薄的铸件;尼龙的价格很高,是ABS的数倍,多用
[3]王朝晖.泵与风机[M].北京:中国石化出版社,2007.[4]吴业正.制冷原理及设备[M].西安:西安交通大学出
版社,199r7.
[5]屈华昌.塑料成型与模具设计[M].北京:机械工业出
版社,2002.
[6]徐德胜.半导体制冷与应用技术[M].上海:上海交通
大学出版社,1992.
在需耐温较高和承受较大压力的地方,所以,考虑到生产成本、表面性能、上色等因素,对材料进行如下
选择:由于ABS较硬而且不易变形,手感好,故人手
经常触摸的地方,像上盖及上盖扣、电源线盖等选用ABS。内衬、底座、出风盖、中框采用PP。
[7]吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京:
高等教育出版社,1999.[8]
CharIg”shen,bxia
warIg,et
3结论
1)能制冷并能制热。夏日时,能够提供冷饮,保存、保鲜食物。当改变半导体内的电流方向时,其冷热面就会改变,这样汽车冰箱便成为加热箱。
(上接第29页)
a1.0ptillliz撕伽forkjec-
tionMoldingProcessConditio璐oftheRef矗ge矗Itory7I.opCoverUsingCombinationMethod0fArtificial
Ne啪l
Net-
wDrl【舳d
Genetic舢gorit}删[J].Polymer—Pl鹊ti∞
Teclulolo科锄dEngin∞riIIg,2007,46:105一112.
因此,政府在推进农村土地流转时,既要鼓励和支持农民进行不同形式的流转共同发展,又要积极引导农民探索新的流转模式,使农民在土地流转中获得
更多收益。
展趋势,对于进一步优化农村资源配置、加快现代农业发展、增加农民收入有着极大的推动作用,政府应因势利导,加速推进。要以提高土地资源合理有效
配置,促进产业发展和农业增效、农民增收为目标,按照“依法、自愿、有偿”的原则,在坚守“不得改变
5启示和结语
山丹县农村土地流转是一个边实践、边摸索、边总结、边规范的过程,但在这一过程中由于始终坚持了解放和发展农村生产力,实现土地规模化经营,提高农业生产效益,促进农民持续增收,保障农民权益的基本方向,极大地调动了龙头企业、合作社、种植大户、农户参与土地流转的积极性,推进了农业产业化经营,加快了农民向非农产业转移的步伐,有效提高了农村劳动生产率和农民收入水平。全县土地流转形成了能人带动型、企业基地型、合作社组织型、
亲友托管型4种主要模式。
土地集体所有权性质、不得改变土地用途、不得损害农民土地承包权益”三条流转底线的前提下,采取更加积极、更加有效的措施,促进农村土地流转在更高层次、更大范围合理流转。此外,乡村基层组织要在土地流转中积极为广大农户及流转大户搭建平台,密切与广大农民群众的联系,实现基层组织、农户和承包户的共赢。
参考文献:
[1]
茆荣华.我国农村集体土地流转制度研究[M].北京:北京大学出版社,2010.
[2]洪增林.我国集体土地流转系统研究[M].北京:科学
出版社。2008.
实践证明,农村土地流转符合农村经济社会发
万方数据
便携式车载冰箱设计
作者:
作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
梁雪, 张永恒
兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州,730000甘肃科技
Gansu Science and Technology2011,27(22)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gskj201122013.aspx
第27卷第22期2011年11月
甘肃科技
CansuScienceandTechnolog),
%z.27Ⅳo.22
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便携式车载冰箱设计
梁雪,张永恒
(兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州730000)
摘要:随着社会和时代的进步,便携式电器已成为人们生活中不可或缺的物品。对便携式车载冰箱整体结构进行了初步设计,给出了冰箱风机、散热器、冰箱上盖扣、冰箱出风盖、冰箱传热器及传热桶的结构设计计算,并对冰箱壳体材料进行了介绍,相信这款全新的便携式车载冰箱将为人们的生活提供更多的便利。关键词:车载冰箱;半导体制冷;风机;散热器中图分类号:TB657.4
随着社会和时代的进步,便携式电器已成为人们旅行时不可或缺的物品,对于便携式电器的市场需求也越来越大。论文中所设计的便携式车载冰箱是一款半导体制冷冰箱,其原理是靠电子芯片制冷,利用特种半导体材料构成的P—N结,形成热电偶对,产生珀尔帖效应,即通过直流电制冷的一种新型制冷方法。制冷温度范围为一5—65℃,这种方法的优点是既能制冷又能制热,环保、无污染,体积小,成本较低,工作时没有震动、噪音、寿命长。
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确定叶轮外径D。:p/o.5Pu;=后=常数
(1)
式中:p为风机全压(N/m2);p为标准状况下空气密度1.2kg/m3;‰为圆周速度,以降低噪音的角度出
发,选择Ⅱ。为70n∥s;后。为风机系数,后=l/狐。,根
据比转数查《泵与风机》‘31教材中的图4—2,尼。=2.35。把已知数代人式(1)可得p=1916.88N/m2。
D。:盟地:57.36蚴
(2)
式中:n为转数,,l=1250r/min。
冰箱各组成构件的结构设计
上盖扣的作用是当上盖合上时自动锁紧上盖,
由于出风盖存在阻力,影响风扇的送风量,为满足设计要求,达到尽可能好的散热效果,取D。=
120mmo
1.1上盖扣
防止上盖打开,以防止冰箱内物品掉出来,具体结构
形式如图l所示。
风机流量:Q=(詈)“y=o.545m3/s
(3)
式中:n。为比转数,n。=40;厅为转数;p为风机全压。
风机功率:%2而若杀21.3w<3w
(4)
式中:Q为风机流量;田为风机全压效率,叼=O.80;仇为传动效率,仇=l。
所选的轴流风机的功率远低于风机实际工作功率,满足要求。
叶片数与轮毂比有关,查《泵与风机》的表4—3
得叶片数为7。
轮毂直径仇:仉=徊。=0.35×120=42姗
图1上盖扣结构
(5)
式中:y为轮毂比;D;为叶轮外径。
1.2风机
设计冰箱功率48w,根据经验选型为DCl2V/
平均轴向速度e:e
0.25A,外径D。为120咖的轴流风机。选择轴流风
机的比转数为n,=40,根据比转数查《泵与风机》口】
教材中的图4—20可得轮毂比7=O.35。
2莩五≠:豸254JI∥s
(6)
将整个叶片从轮毂至外径分几个截面,截面的
万方数据
第22期
粱雪等:便携式车载冰箱设计
33
数量直接决定风机的大小,一般的小型风机可取3—5个截面,考虑到分割的方便,采用等距离分割的方法分割。
叶片几何平均直径:D。:垡姜.垡:90mm(7)
几何平均半径处得圆周速度:
Ⅱ。=等=5.88∥s
(8)
几何平均半径处的△C。:
厶气=jL=339.58n∥s
(9)
pu矗TI
任意截面处的△c。:
P
△c。=△c。(警)“=294m/s
(10)
式中:尺。为几何平均半径;尺为计算截面处的半径;a为边环量指数,瑾=0.5。
计算截面的栅距t:
t:攀:丛半塑:62.8舢
。一
Z
一
6
一u二‘o儿儿儿
(11)
、11,
式中:Z为叶片数。
选取截面的等力系数c仲,对于低压轴流风机,叶尖外的直径升力系数一般以不超过O.8—0.9为宜,高压轴流风机大于0.9为宜。
1.3出风盖
由于出风盖要满足外形美观的要求,同时还要
满足散热的要求,结合风扇的型号及尺寸,采用正面
中部进风,从上下两侧出风的思想进行设计,如图2
所示。
磁风口
图2出风盖结构
出风盖瞬变热引起的负荷:
Q。=FK△t=3.05形
(12)
=20℃;墨为传热系数,K=18.6W/m2・K。
雷诺数:R=月胁=2.2×103
(13)
万方数据
摩擦阻力系数A:A=“/月。=2.9×103
(14)
出风盖摩擦阻力△P。:
△P。=却伊/8尺=O.38Pa(15)
式中:A为摩擦阻力系数;尺为出风盖半径,R=5lmm;y为风道内空气平均流速,y=0.67n∥s;p为空气密度,p=1.2kg/m3。
出风盖局部阻力:Z=如俨/2=0.0081Pa(16)
式中:f为局部阻力系数,f=0.03,查《空气调节》课
本附表得。
出风盖阻力:△P=△匕+Z=0.3881Pa
(17)
1.4散热器
散热器的功能是将制冷系统的热媒所携带的热量,通过散热器壁面传给大气,达到带走被冷却对象热量的目的,其结构如图3所示。
图3散热器结构
n
确定散热器传热系数:巧=羔+瓦=50℃(18)
■』、
确定散热器的片数n:n=附=2l
(19)
由于两层塑料件之间要填充发泡料,而制冷片图4传热器结构
式中:瓦为散热器的热端温度;Q为散热器的散热
量,Q=50w;F为散热面积,,=141388舢2;瓦为室
内温度为30℃;K为散热器的散热系数,查《供热工程》可得K=18.4w/m2。
式中,为散热器每片散热面积,=6500nun2。
1.5传热器
厚度又较薄,为了使制冷片产生的冷量能够传送到
冰箱的内部,故要加一个传热块,由于传热块需嵌在发泡料中,对外部形状不做要求,只要能满足传热的要求即可,其提级越小越好,根据冰箱结构特点,确
定采用如下形式,如图4所示。
式中:F为出风盖面积,F=0.0082m2;△t为温差,△t
式中:t,为空气的粘性系数,口=15.7×lO“m2/s;y为空气流速,y=0.67n∥s;月为出风盖半径,尺=
51nllIl。
甘肃科技
1.6传热桶
第27卷
2)易于携带、外形美观。由于半导体制冷片的结构简单、外形尺寸很小,所以冰箱的总重量很轻,预计该冰箱的总重量在3kg左右,整个外形应采用流线型设计,手感好,可根据不同需要搭配出各种颜色。
3)操作简单、噪声低。该冰箱具有制冷与制热两种功能,操作很简单,只需拨动转换开关即可。参考文献:
图5传热桶结构
传热桶的作用是将制冷片传来的热量再传给冰箱内的各部分。其结构如图5所示。
团
2冰箱壳体材料选择
小家电类常用的材料有ABS、PP和尼龙等。
[1][2]
代彦军,倪靓.太阳能半导体冰箱实验研究与性能分析[J].太阳能学报,2002.
罗斌,代彦军.太阳能半导体冰箱的性能分析[J].制冷学报,2006.
ABS耐热温度在85℃左右,表面光洁度好,铸造变
形小;PP表面性能较好,热流动好,更适宜铸造较大且薄的铸件;尼龙的价格很高,是ABS的数倍,多用
[3]王朝晖.泵与风机[M].北京:中国石化出版社,2007.[4]吴业正.制冷原理及设备[M].西安:西安交通大学出
版社,199r7.
[5]屈华昌.塑料成型与模具设计[M].北京:机械工业出
版社,2002.
[6]徐德胜.半导体制冷与应用技术[M].上海:上海交通
大学出版社,1992.
在需耐温较高和承受较大压力的地方,所以,考虑到生产成本、表面性能、上色等因素,对材料进行如下
选择:由于ABS较硬而且不易变形,手感好,故人手
经常触摸的地方,像上盖及上盖扣、电源线盖等选用ABS。内衬、底座、出风盖、中框采用PP。
[7]吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京:
高等教育出版社,1999.[8]
CharIg”shen,bxia
warIg,et
3结论
1)能制冷并能制热。夏日时,能够提供冷饮,保存、保鲜食物。当改变半导体内的电流方向时,其冷热面就会改变,这样汽车冰箱便成为加热箱。
(上接第29页)
a1.0ptillliz撕伽forkjec-
tionMoldingProcessConditio璐oftheRef矗ge矗Itory7I.opCoverUsingCombinationMethod0fArtificial
Ne啪l
Net-
wDrl【舳d
Genetic舢gorit}删[J].Polymer—Pl鹊ti∞
Teclulolo科锄dEngin∞riIIg,2007,46:105一112.
因此,政府在推进农村土地流转时,既要鼓励和支持农民进行不同形式的流转共同发展,又要积极引导农民探索新的流转模式,使农民在土地流转中获得
更多收益。
展趋势,对于进一步优化农村资源配置、加快现代农业发展、增加农民收入有着极大的推动作用,政府应因势利导,加速推进。要以提高土地资源合理有效
配置,促进产业发展和农业增效、农民增收为目标,按照“依法、自愿、有偿”的原则,在坚守“不得改变
5启示和结语
山丹县农村土地流转是一个边实践、边摸索、边总结、边规范的过程,但在这一过程中由于始终坚持了解放和发展农村生产力,实现土地规模化经营,提高农业生产效益,促进农民持续增收,保障农民权益的基本方向,极大地调动了龙头企业、合作社、种植大户、农户参与土地流转的积极性,推进了农业产业化经营,加快了农民向非农产业转移的步伐,有效提高了农村劳动生产率和农民收入水平。全县土地流转形成了能人带动型、企业基地型、合作社组织型、
亲友托管型4种主要模式。
土地集体所有权性质、不得改变土地用途、不得损害农民土地承包权益”三条流转底线的前提下,采取更加积极、更加有效的措施,促进农村土地流转在更高层次、更大范围合理流转。此外,乡村基层组织要在土地流转中积极为广大农户及流转大户搭建平台,密切与广大农民群众的联系,实现基层组织、农户和承包户的共赢。
参考文献:
[1]
茆荣华.我国农村集体土地流转制度研究[M].北京:北京大学出版社,2010.
[2]洪增林.我国集体土地流转系统研究[M].北京:科学
出版社。2008.
实践证明,农村土地流转符合农村经济社会发
万方数据
便携式车载冰箱设计
作者:
作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
梁雪, 张永恒
兰州交通大学机电工程学院,甘肃兰州,730000甘肃科技
Gansu Science and Technology2011,27(22)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_gskj201122013.aspx