研制一种主要用于血液保存的半导体制冷保温容器的制冷系统.通过对其不同工作电压、环境温度及外部散热等条件制冷性能的研究,找出了影响半导体制冷性能的主要因素.确定了该制冷保温容器在不同环境温度下的最佳工作电压为12 V、最佳工作电流为4.5-4.8 A.并认定存在最佳热端散热强度等.另外,通过实验得出了在不同环境温度下,工作在最佳工作参数条件时制冷器内部所能达到的最低温度.

针对热电制冷系统中电偶极在电场与温度场的耦合作用下非稳态温度变化特性,重新推导和分析了热电制冷过程的微分方程式,进行了数值模拟和计算;详细地分析了几个非稳态工况对冷端温度影响的因素;通过对其非稳态数值的模拟和分析,得出了热电制冷系统的冷热端在非稳态过程中的基本变化规律.

针对散热受限热电制冷系统中温度非稳态变化过程，建立了一个简单的分析模型，基于该模型对CCD芯片热电制冷进行了仿真分析和实验研究。仿真和实验结果均表明：在散热受限条件下，热电制冷系统的热传过程长时间处于非稳态；存在一个最优制冷电流Imax，当Ic〈Imax时，增大Ic可以提高制冷效果；反之，则不然。电流越大，芯片温度非稳态变化就越快。当制冷量小于热负载，芯片从被制冷转为被加热。热沉散热能力越强，制冷效果越好。

把热电制冷的机理与一般相变制冷的机理作比较,分析热电制冷过程的热力学原理.由分析结果得知,在理想工作条件下,电流通过半导体材料进行制冷时,同时存在的帕尔帖效应、汤姆逊效应和傅立叶效应三种效应共同耦合作用的制冷效果可以分解为电子循环与两种不可逆效应的叠加.其中的作用力是二种材料的电子化学势,最大的影响因素是二种不可逆热效应.

建立了以水为热交换媒介的太阳能光伏半导体制冷模块实验系统。制冷装置模块化，用以适应制冷功率变化较大的不同空间布局，通过太阳能光电半导体制冷实验获得了不同工作状态下电流、制冷量、制冷系数等重要参数，该参数可为确定系统最佳工作区域提供可靠依据。给出了太阳能热电制冷系统组合方案，介绍了一种新型组合式半导体制冷器和半导体热电发电装置，其数值计算的结构参数、最大制冷系数和制冷率等重要参数以及热电器件最佳工作区域和结构参数的最优范围，可为系统优化设计的配置提供理论上的指导。

对热电制冷电偶对进行传热分析，得到了热电制冷性能与热端散热强度之间的微分方程，在第三类边界条件下进行求解可得到热电制冷性能与热端散热强度之间的解析关系式，经过对其进行数值计算和求解，得出了散热强度对热电制冷性能影响的曲线，由此得出：随着散热强度的不断增强，热电制冷的性能逐渐提高，当热端散热强度增加到一定值后，散热强度的增加对制冷性能的影响就趋于缓慢，从经济性考虑，热电制冷中存在最佳热散热强度，不可能无限制地通过提高热端散热强度来改变热电制冷的制冷性能，所以，在实际应用中应合理优化设计和改进热端散热系统。

为了提高热电制冷冰箱的制冷性能，以平板热管技术为基础，用平板热管散热器代替传统铝翅片板散热器在热电制冷片热侧散热。通过实验对两种散热器散热性能进行了研究，对安装平板热管散热器与传统铝翅片板散热器的两种冰箱进行对比分析，得到冰箱内部温度、制冷功率、制冷系数随电流的变化规律，以及冰箱内部温度随风机电压的变化规律，并对结果进行了对比。对比结果表明，用平板热管散热器代替铝翅片板散热器能够降低冰箱的内部温度，提高冰箱制冷能力。

为了提高热电制冷冰箱的制冷性能,使用平板热管散热器在热电制冷冰箱热侧散热,通过数值模拟的方法对平板热管散热器散热性能进行了研究,并与铝翅片板散热器进行对比。对安装平板热管散热器的热电制冷冰箱进行模拟分析,得到冰箱内部制冷温度、制冷功率、制冷系数随电流的变化规律,以及制冷功率与制冷系数随风机流量的变换规律,并与安装铝翅片板散热器的热电制冷冰箱进行对比,结果表明,用平板热管散热器代替铝翅片板散热器能够降低冰箱的制冷温度,提高冰箱的制冷功率与制冷系数。最后对散热器翅片尺寸与冰箱制冷性能的关系进行了分析,得到了理想的散热器翅片尺寸。

设计搭建了水冷热电空调实验台，在冷却水进水温度为11℃、30℃两种工况下，研究了送风速度、送风温差、冷却水流量、进出水温差、工作电流、制冷量和制冷效率等参数之间的关系。实验结果表明，冷却水流量的变化对空调器性能影响更显著，水冷热电空调可在冷却空气同时制备热水，兼具制冷和热泵功能使其应用更具前景。

为了解决液冷源低温环境下冷却液的预热问题，提出了一种利用热电制冷片的预热方法。并利用热电制冷片的可逆性，实现制冷功能，改善了液冷源的高温性能。本设计与其他液冷源系统相比，没有电热元件与冷却液的接触、无需制冷剂、无污染、安全性好、可靠性高、寿命长。同时，减小了液冷源的重量和体积，降低了液冷源的电功率消耗。