Förbättring av TEG-effekttätheten genom integrerad värmerörstruktur
TEG-enheten med integrerade värmerör förbättrar värmeöverföringsprestanda mellan kyla/värmekällor och termoelektriska moduler. Forskare har introducerat värmerörsstrukturer i traditionella staplade konstruktioner, genom att använda värmerörens höga värmeledningsförmåga för att ändra riktningen för värmeöverföringen, vilket gör staplingsriktningen förenlig med värmeflödets riktning, vilket hjälper till att integrera fler termoelektriska moduler i begränsat utrymme. Genom bänkexperiment, under värmeflödet på 650 K och 50 ms-1, kan TEG-enheten generera en uteffekt på 848,37 W och en ultrahög effekttäthet på systemnivå på 48,22 WL-1, vilket uppnår en betydande förbättring av effekttätheten. Under tiden kan den utökas till olika tillämpningsscenarier genom att ändra staplingsstrukturen.
TEG-strukturen presenterar en hexagonal konfiguration som helhet, sammansatt genom att stapla varma ändplattor, kalla ändplattor och termoelektriska moduler mellan de två. Varje varmändplatta är försedd med 12 heta värmerör, som är anordnade på ett förskjutet sätt mellan olika skikt för att säkerställa värmeöverföringsprestanda mellan värmerören och högtemperaturavgaserna; Varje kalländplatta är utrustad med 12 kalländvärmerör inuti, som överför värme till defekterna i den sexkantiga konfigurationen för kylning och förbättrar utrymmesutnyttjandet.
TEG-tekniska applikationer måste uppfylla två krav samtidigt: generera tillräcklig uteffekt i ett begränsat utrymme och undvika alltför högt avgasmottryck. Författaren använde en kombination av CFD- och termoelektriska kopplingsmodeller för att utföra finita elementsimuleringar på termodynamisk och kraftgenereringsprestanda hos TEG integrerad med värmerör. Forskning har visat att den termoelektriska generatorn kan bygga en tillräckligt hög temperaturskillnad i båda ändarna av den termoelektriska modulen samtidigt som den säkerställer ett litet avgasmottryck, med en enda moduls uteffekt på 3,89 W.
Forskarna integrerade först värmeröret med den varma/kalla änden av platt platta för att bilda en varm/kall ändenhet; Sedan, med utgångspunkt från det första lagret av heta plattplatta med avgasinlopp, utförs montering lager för lager, och slutligen produceras en komplett prototyp med 240 termoelektriska moduler. Under monteringsprocessen av olika komponenter appliceras termiskt fett på kontaktgränssnittet för att eliminera luckor. TEG-enheten som produceras med denna metod kan justera staplingsskikten enligt olika applikationsscenarier för att generera tillräcklig uteffekt och har ett brett tillämpningsområde.
Om termoelektriska material med högre prestanda och termoelektriska moduler med högre driftstemperaturer används, kommer TEG-enheten att kunna motstå större värmeöverföring och därigenom uppnå högre uteffekt och effekttäthet.
