發(fā)布時間：2022-01-17 14:05

　　熱電材料是利用熱電效應（Thermoelectric effect）實現(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)動部件、無污染、易模塊化等優(yōu)點,受到廣泛關(guān)注。目前應用于余能回收、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)換效率都對應一個最佳的工作溫度區(qū)間,因此以熱電材料的最佳效率與工作溫度區(qū)間相適應的角度出發(fā),從熱電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進行優(yōu)化,提升其系統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)換效率是目前系統(tǒng)研究的一個熱點問題之一。本文就是基于此分別針對TEG系統(tǒng)和TEC系統(tǒng)開展了優(yōu)化設(shè)計研究。本文的主要工作是采用非支配排序遺傳算法對二級熱電發(fā)電器和二級熱電制冷器的幾何參數(shù)進行優(yōu)化,并通過決策方法在帕累托前沿上選取了最折衷解。對優(yōu)化后的性能進行了分析。在TEG中以功率密度和熵產(chǎn)率作為目標函數(shù),對負載電阻,下級熱電臂長度,上下級熱電臂N/P截面比,N級和P級熱電臂之間的角度作為變量進行了多目標優(yōu)化。并且研究了負載電阻對電壓,功率,... 

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

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：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)計了一種可穿戴式的微型 TEG，在這個微 12.5 V/(Kcm2)，輸出功率可以達到 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)的混合式太陽能集熱器，可以同時提供電力和熱水。個小孔允許太陽輻射進入，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 時可以實器的工作原理如圖 1.2 所示，熱電制冷器是由 P 極和 、上下級基板等組成。接通電源之后，上結(jié)點附近產(chǎn)生度降低，向外界吸熱，稱為冷端；另一端因電子空穴對，并向環(huán)境放熱，稱為熱端。這個過程直接將電能轉(zhuǎn)化

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

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

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



本文編號：3594862