蒸馏作为工业中最常用的传质分离方法,广泛应用于生产生活的各个方面。传统的蒸馏体系存在能耗高、能源利用效率低的缺点。绝大多数能量在冷凝的过程中被当作废热散失到环境中。在国家大力倡导“碳达标,碳中和”的今天,节能减排的意义重大,因此亟需一种高能效的蒸馏系统。为解决现有蒸馏体系能源利用效率低的问题,设计并搭建了一种基于热电制冷原理的高能效蒸馏装置。利用制冷片热端释放的热量实现蒸馏的加热过程,冷端产生的冷量实现蒸馏的冷凝过程,从而提高了蒸馏过程的能源利用效率。本文采用试验方法验证了方案的可行性,并明确了影响热电蒸馏系统工作特性的关键因素。主要结论如下:1)相较于传统的蒸馏体系,热电蒸馏装置能够大幅提升能源利用效率,以乙醇为目标液体,输入电压为8 V时能源利用效率达到最高的196.4%,馏出速率为3.25 g/min;输入电压为11 V时,系统的馏出速率最大,为5.17 g/min,此时能量利用率为189.3%;蒸馏的目标液体不同,最佳输入电压不同,需对系统进行能量匹配以实现热电蒸馏系统的最大能源利用效率;2)最佳的能量输入方案是先施加大的输入电压,将样本液体加热至泡点,随后改为施加高能源利用率的小电压来完成稳态下的蒸发操作,减少能源消耗;3)样本液体强制循环速度对热电蒸馏系统能源利用效率的影响较小,增大样本液体强制循环速度可以小幅提升系统的能源利用效率,实验中将强制循环速度由低流速模式提高至高流速模式,能源利用效率由157.7%提高至165.6%;4)热电模块集成制冷片的片数对热电蒸馏系统性能的影响较明显,试验中将制冷片片数由4片增加至6片,热电蒸馏系统的能源利用效率有较大的提升。热电蒸馏体系具有较高的应用价值,未来应该向更加贴近工业化生产的多级热电蒸馏技术发展。