隨著熱電制冷技術的快速發展，熱電設備在制冷、發電及熱能傳感器中的應用越來越受到廣泛的關注。熱電熱泵烘干機的研制，開辟了熱電原理應用于小功率家電的新領域，為廢熱回收、低品位能源的開發提供了新途徑，為家電節能提供了新思路。熱電熱泵烘干機在節能、環保、安全等方面與其他形式干衣機相比，具有明顯的優越性，因此它的成功研制具有重要意義，富通新能源生產銷售滾筒烘干機、氣流式烘干機等干燥烘干機械設備。
    半導體熱電偶及半導體化合物固溶體理論提出后，熱電制冷技術得到了突飛猛進的發展，盡管受材料優值系數仍然不夠理想的限制，其效率不及機械制冷或吸收式制冷等其他制冷形式，因而在建筑環境制冷領域限制了這種技術的應用和發展，但與其他制冷形式相比，熱電制冷仍然具有許多獨特的優越性：系統簡單、無機械傳動、無工質運行、調控簡單精確、容量范圍大等等。因而在一些特殊制冷（熱）條件，如電子設備的冷卻、恒溫控制、軍事航天等特殊領域，具有其他制冷形式無法替代的優勢。
    熱電設備在過去幾十年內廣泛應用于國內外很多領域，比如軍事、航空、儀器、工業和商業產品。根據工作方式，這些應用可分為三類：制冷器（或加熱器）、動力發電機和熱能傳感器。
1、實施方案
1.1標準工況的設定
1.1.1閉式循環    空氣流過熱端散熱器，被加熱后通過送風道吹向干燥室內的濕衣物，使衣物上的
水分加速蒸發，干燥室內的溫度因此升高；濕熱的空氣通過回風道進入冷端散熱器表面，發生熱交換，濕
熱空氣降溫、凝露，并形成冷凝水流，流到接水盤；降溫結露后的干空氣再次流向熱端散熱器，經過新一
輪的加熱一降溫，對衣物進行干燥，直至衣物烘干為止，。
    采用全封閉式循環主要是為了回收從烘干室出來的濕熱空氣的熱能，并避免對室內環境造成熱濕污染。通過實驗測定，熱空氣經過濕衣物后，溫降一般在5℃左右，濕度可達到95%，如果直接排出，不僅浪費了大量的熱能，而且濕熱的空氣直接排到室內，給環境造成嚴重的熱濕污染，因此仍然有30℃以上的較高溫度，特別是冬天溫差較大，具有廢熱回收的潛力。
    參照“滾筒式干衣機”的有關標準要求，依據熱電熱泵系統工作原理，確定標準工況如下：風量220m/h;單位除濕量0.6kg/h;熱端空氣出口溫度350℃，相對濕度35%；冷端空氣出口溫度25℃，相對濕度100%。
1.1.2開式循環    這種流程冷端空氣經過冷端散熱器后，直接排出，不再循環。熱端進入的是室外空氣，被加熱后通過送風道吹向干燥室內的濕衣物，使衣物上的水分加速蒸發，干燥室內的溫度因此升高；濕熱的空氣通過回風道進入冷端散熱器表面，發生熱交換，濕熱后再排出。
    采用這種流程主要是考慮到系統冷端溫度如果達不到冷端空氣的冷凝溫度，除濕就比較困難。特別是隨著干衣過程的進行，水分蒸發速度減緩，蒸發量逐漸減少，如果仍采用全封閉循環，效率就非常低，延長了烘干時間。這種系統仍然回收了從烘干室出來的濕熱空氣的熱能，只是熱端進口空氣采用外界空氣，略微加大了冷熱端間的平均溫差，系統的效率有所下降，但縮短了烘干時間。
1.1.3除濕循環    這種系統是作為除濕機使用，特別適用于一些對濕度要求比較高的場所。空氣在風機驅動下進入冷端散熱器，冷凝去濕后，進入熱端散熱器加熱后排出，如圖2所示。由于受實驗條件限制，這種循環只是做了一些理論方面的研究，并沒有做具體實驗。
1.2烘干機樣機的制作
    本樣機采用的是冷熱端散熱器之間固定制冷電堆片以構成完整的熱電制冷器（以下簡稱制冷器）的結構。制冷電堆采用的是雙面帶陶瓷板的制冷電堆，由氧化鋁陶瓷板、半導體元件、銅連接片、元件固定件和導線組成，它的兩個單面是電絕緣的，可直接與散熱器連接。
    改裝前由于忽略了冷熱端散熱器之間的熱輻射，直接把熱電堆片與散熱器連接。由于熱電堆片厚度為4mm，散熱器之間形成無限大平面熱輻射，造成冷熱端散熱器溫差很小，冷端散熱器溫度太高，達不到空氣的冷凝溫度，冷凝效果很差。對樣機進行改裝，在冷熱端散熱器之間填上隔熱層。隔熱層太薄，制冷器的熱端散熱器向冷端的傳熱量就增加；隔熱層太厚，導熱熱阻就增大，不利于熱量的轉移。設計隔熱層厚度為14mm。為了熱端的散熱，讓熱電堆片與熱端散熱器直接接觸以減少導熱熱阻和接觸熱阻，而把鋁條墊在冷端散熱器與熱電堆片之間，鋁條厚10mm，寬45 mm。結構如圖3所示。要使制冷電堆片和冷、熱端散熱器構成一個完整的系統，常見的固定方法如下。
1.2.1  粘結法    用環氧樹脂將熱電堆片與散熱器粘結在一起。粘接時加一定的壓力，使樹脂粘結層很薄，以減少有害溫差，固化好后在6070℃下烘烤，使固化更完全。制作時要求熱電堆兩個端面和散熱器表面有很高的平整度，并要求接觸面粘結層極薄。實際上粘結固定時，盡管加一定壓力，環氧樹脂粘結層還有一定的厚度，由于研磨面邊緣部分比中央部分磨去得多，因此研磨平面的邊緣部分的粘結層較厚，對于較大的制冷熱電堆結構更是如此。這樣在電堆片工作時，由于通過熱端的熱流密度很大，在導熱性很差的環氧樹脂粘結層上產生一個很大的有害溫差，致使熱端溫度升高。
1.2.2焊接法    用低熔點的焊料直接把熱電堆釬焊固定在冷、熱端散熱器上成為大塊的熱電堆組件。在制冷元件焊接頭上至少有制冷元件和焊料、銅連接片三種物質存在。有潮氣進入焊接頭時，冷接頭附近結露，焊接頭相當于一個原電池，在接頭處產生電解腐蝕作用，使焊接頭處電阻增大，最終導致焊接頭完全損壞。焊劑內的雜物也可引起焊接頭腐蝕。因此，焊接頭的保護是一個很重要的問題。
1.2.3機械固定法    這個方法比較靈活，熱電堆壞了隨時可更換檢修，是比較好的固定方法。這個方法就是把所有的活動面都涂上油脂做潤滑導熱作用，如用硅油、凡士林等，然后用螺釘固定，為避免從散熱器通過螺釘向冷板漏熱（有時這種漏熱很大，以致損失十多度溫差），螺釘套以塑料套，或用尼龍螺釘，如圖4所示。
2、實驗結果
    鑒于以上分析，為了方便檢修起見，干衣機樣機采用機械固定法。
    通過關于溫差的討論可知，在電堆片冷、熱端面與散熱器接觸面之間會形成接觸熱阻，當電堆片工作時接觸熱阻產生有害的寄生溫差，這樣，在同樣的冷、熱介質（熱源、熱匯）溫差下，由于兩端寄生溫差會增大制冷電堆冷、熱端工作溫差，而降低效率。甚至導致電堆無法工作。有實驗指出，即使在處理很好的金屬表面與電堆絕緣瓷端面直接接觸的情況下，熱流密度為104 W/IT12數量級的條件下，也將產生3 -15℃的寄生溫差，可見應給予足夠的重視。降低寄生溫差的方法是在接觸面間涂敷有一定流動性的導熱（冷）介質，以填滿接觸面間的微小縫隙，這樣一方面減小輻射溫差，另一方面因接觸孔隙而引起的溫差。對水、酒精、硅油、導熱硅脂在冷端面的導熱實驗結果如表1所示。根據以上實驗結果，選用導熱硅脂作為導熱介質。
    通過對熱電原理的合理應用，將項目要求中的熱電熱泵烘干機系統各模塊設計并加以實現，通過具體實驗證明該方法切實可行，具有很高的實用價值和科研意義。


相關烘干機產品：
1、滾筒烘干機
2、氣流式烘干機