熱電材料是利用熱電效應(yīng)（Thermoelectric effect）實(shí)現(xiàn)熱能與電能相互轉(zhuǎn)換的材料,是熱電發(fā)電器（Thermoelectric generator:TEG）和熱電制冷器（Thermoelectric cooler:TEC）的主要組成部件。因其沒有轉(zhuǎn)動(dòng)部件、無污染、易模塊化等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注。目前應(yīng)用于余能回收、航空航天、生物醫(yī)藥、電子器件散熱等領(lǐng)域。但由于受到材料的性能的制約,其最佳熱電轉(zhuǎn)換效率都對(duì)應(yīng)一個(gè)最佳的工作溫度區(qū)間,因此以熱電材料的最佳效率與工作溫度區(qū)間相適應(yīng)的角度出發(fā),從熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行優(yōu)化,提升其系統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)換效率是目前系統(tǒng)研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題之一。本文就是基于此分別針對(duì)TEG系統(tǒng)和TEC系統(tǒng)開展了優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。本文的主要工作是采用非支配排序遺傳算法對(duì)二級(jí)熱電發(fā)電器和二級(jí)熱電制冷器的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,并通過決策方法在帕累托前沿上選取了最折衷解。對(duì)優(yōu)化后的性能進(jìn)行了分析。在TEG中以功率密度和熵產(chǎn)率作為目標(biāo)函數(shù),對(duì)負(fù)載電阻,下級(jí)熱電臂長(zhǎng)度,上下級(jí)熱電臂N/P截面比,N級(jí)和P級(jí)熱電臂之間的角度作為變量進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化。并且研究了負(fù)載電阻對(duì)電壓,功率,... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

熱電發(fā)電器的工作原理

的降低和塞貝克系數(shù)的增大而降低。在近幾年里，新型ang[31]等人設(shè)計(jì)了一種可穿戴式的微型 TEG，在這個(gè)微 12.5 V/(Kcm2)，輸出功率可以達(dá)到 0.026 × 10 6W/(K水池的底部和頂部的溫度差作為 TEG 冷熱源，他建立了池 TEG 系統(tǒng)在不同氣候溫度下的最佳性能。Al-Nimr[3統(tǒng)的混合式太陽(yáng)能集熱器，可以同時(shí)提供電力和熱水。個(gè)小孔允許太陽(yáng)輻射進(jìn)入，冷水作為熱沉從管外流過同度是 1000 W/m2且水的質(zhì)量流量為 0.01 kg/s 時(shí)可以實(shí)器的工作原理如圖 1.2 所示，熱電制冷器是由 P 極和 、上下級(jí)基板等組成。接通電源之后，上結(jié)點(diǎn)附近產(chǎn)生度降低，向外界吸熱，稱為冷端；另一端因電子空穴對(duì)，并向環(huán)境放熱，稱為熱端。這個(gè)過程直接將電能轉(zhuǎn)化

圖 2.1 塞貝克效應(yīng)示意圖塞貝克系數(shù)通常隨著溫度的變化而變化，取決于構(gòu)成導(dǎo)體的材料。塞貝克效電發(fā)電的基本原理。 帕爾貼效應(yīng)法國(guó)物理學(xué)家JeanCharles Athanase Peltie 于1834年發(fā)現(xiàn)了帕爾貼效應(yīng)。如圖，帕爾貼效應(yīng)是指當(dāng)有電流通過不同導(dǎo)體組成的閉合回路時(shí)，根據(jù)電流方向，在不同導(dǎo)體連接點(diǎn)處會(huì)吸收熱量或者放出熱量。單位時(shí)間內(nèi)在連接點(diǎn)處產(chǎn)爾貼熱為: 其中 和 是導(dǎo)體 a 和 b 的帕爾貼系數(shù)，可以表示為:

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]半導(dǎo)體多級(jí)制冷器設(shè)計(jì)的火用效率分析[J]. 李茂德,劉輝.  熱科學(xué)與技術(shù). 2008(03)

碩士論文
[1]熱電制冷器的雙目標(biāo)優(yōu)化研究[D]. 梁婷.華中科技大學(xué) 2015



本文編號(hào)：3594862