9175

طراحي و مدلسازي ماژول ترموالكتريك

كارشناسي

مكانيك

1403

دكتر حبيب الله اكبري

1403/06/24

مكانيك

thermoelectric module design and modeling

امروزه، بحران‌هاي سياسي، اقتصادي و مسائلي نظير محدوديت دوام ذخاير فسيلي، نگراني‌هاي زيست محيطي، باران‌هاي اسيدي، گرمايش جهاني، ازدحام جمعيت، رشد اقتصادي و ضريب مصرف، همگي مباحث جهان شمولي هستند كه با گستردگي تمام، فكر انديشمندان را در يافتن راهكارهاي مناسب در حل مناسب معضلات انرژي در جهان، به خصوص بحران‌هاي زيست محيطي، به خود مشغول داشته است. بهينه سازي مصرف انرژي در قرن اخير بسيار مهم است. در تبديل انرژي گرمايي به انرژي الكتريكي مقدار زيادي انرژي استفاده نشده باقي مي‌ماند كه نمي‌توان از اين انرژي به دليل دماي نسبتاً پايين و چگالي حرارتي كم آن در چرخه ترموديناميكي معمولي برق استفاده كرد. ژنراتور ترموالكتريك وسيله‌اي است كه گرما را به طور مستقيم به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كند. براي حصول ماكزيمم كارايي آن بهتر است بين منبع حرارتي و سينك حرارتي نصب گردد. هم چنين براي استخراج ماكزيمم توان ممكن از ژنراتور ترموالكتريك نه تنها مواد سازنده و مشخصات آن مهم است، بلكه بهينه سازي ژنراتور ترموالكتريك و هندسه مبدل حرارتي وابسته به آن نيز ضروري مي‌باشد. در اين پژوهش ابتدا روش تحليلي براي به دست آوردن فاكتورهاي انتقال حرارت ژنراتور ترموالكتريك ارائه داده و توسط نرم افزار متلب شبيه سازي يك ماژول ترموالكتريك انجام شده است كه در بخش اول با توجه به دماهاي منبع گرم و سرد و مشخصات هندسي و خصوصيات ذاتي مواد، پس از محاسبه‌ي جريان و ولتاژ پارامترهايي نظير توان كل، راندمان و فاكتور شايستگي را به دست مي‌آورد و همچنين تعداد المان مورد نياز را نيز تعيين مي‌كند. در بخش دوم به بررسي مواد رايج ترموالكتريك پرداخته و پس از محاسبه پارامترهاي مورد نياز نمودار آن‌ها را برحسب اختلاف دما رسم مي‌كند.