بهينه سازي مولد ترموالكتريك چند قطعه اي و محاسبه عملكرد با روش دقيق

Optimization of Segmented Thermoelectric Generator and Calculation of Performance

در اين مقاله مطالعه جامعي بر روي مواد ترموالكتريك شناخته شده در سال هاي 1960 تا 2010 انجام شده و از بين اين مواد، بهترين مواد ترموالكتريك براي بازه هاي دمايي مشخص انتخاب شده است. يك مولد ترموالكتريك چند قطعه اي براي عملكرد در بازه دمايي 300 تا 1300 درجه كلوين با استفاده از مواد ترموالكتريك انتخاب شده، بهينه سازي شده است. سپس با استفاده از دو روش سوانسون و روش دقيق، ماكزيمم بازده ژنراتور بهينه شده، با فرض قابل صرف نظر بودن مقاومت تماسي و عايق بودن سطوح جانبي پايه ها، محاسبه شده است. بيشينه بازده 4/23% براي چيدمان بهينه شده به دست آمده است كه افزايش 3/5% را نسبت به آخرين كار منتشر شده، نشان مي دهد. قدرت و جريان الكتريكي قابل دستيابي به وسيله ژنراتور معرفي شده در بيشينه بازده محاسبه شده است. ساير مشخصات مورد نياز براي طراحي ژنراتور، شامل طول، مقاومت خارجي و سطع مقطع تك تك قطعات به دست آمده و نتايج با پژوهش هاي قبلي مقايسه شده است.

Nowadays‎, ‎the use of thermoelectric coolers and generators has greatly increased‎. ‎Applications of this phenomenon include electronic cooling‎, ‎portable refrigerator‎, ‎air conditioning‎, ‎high-precision temperature measurement and space applications‎. ‎The phenomenon of thermoelectricity has outstanding features compared to other energy conversion methods‎, ‎such as exclusion of moving parts‎, ‎high reliability and long life span.‎The requirements for high temperature heat source and low efficiency are the remarkable challenges of this method‎. ‎Today‎, ‎the first challenge has been overcome, thanks to abundant wasted heat sources‎, ‎while increasing the efficiency of thermoelectric devices are under extensive studies‎. Segmentation is a popular way for the increment of thermoelectric efficiency that is focused on in this paper.