Meningkatkan ketumpatan kuasa TEG melalui struktur paip haba bersepadu
Peranti TEG dengan paip haba bersepadu meningkatkan prestasi pemindahan haba antara sumber sejuk/haba dan modul termoelektrik. Penyelidik telah memperkenalkan struktur paip haba ke dalam reka bentuk bertindan tradisional, menggunakan kekonduksian haba yang tinggi bagi paip haba untuk menukar arah pemindahan haba, menjadikan arah tindanan konsisten dengan arah aliran haba, yang membantu menyepadukan lebih banyak modul termoelektrik dalam ruang terhad. Melalui percubaan bangku, di bawah aliran haba 650 K dan 50 ms-1, peranti TEG boleh menjana kuasa output 848.37 W dan ketumpatan kuasa tahap sistem ultra tinggi sebanyak 48.22 WL-1, mencapai peningkatan yang ketara dalam ketumpatan kuasa. Sementara itu, ia boleh diperluaskan kepada senario aplikasi yang berbeza dengan menukar struktur susun.
Struktur TEG membentangkan konfigurasi heksagon secara keseluruhan, dipasang dengan menyusun plat hujung panas, plat hujung sejuk dan modul termoelektrik antara kedua-duanya. Setiap plat hujung panas dilengkapi dengan 12 paip haba hujung panas, yang disusun secara berperingkat antara lapisan yang berbeza untuk memastikan prestasi pemindahan haba antara paip haba dan gas ekzos suhu tinggi; Setiap plat hujung sejuk dilengkapi dengan 12 paip haba hujung sejuk di dalamnya, yang memindahkan haba kepada kecacatan dalam konfigurasi heksagon untuk menyejukkan dan meningkatkan penggunaan ruang.
Aplikasi kejuruteraan TEG perlu memenuhi dua keperluan serentak: menjana kuasa keluaran yang mencukupi dalam ruang yang terhad, dan mengelakkan tekanan belakang ekzos yang berlebihan. Penulis menggunakan gabungan model gandingan CFD dan termoelektrik untuk menjalankan simulasi unsur terhingga pada prestasi termodinamik dan penjanaan kuasa TEG yang disepadukan dengan paip haba. Penyelidikan telah menunjukkan bahawa penjana termoelektrik boleh membina perbezaan suhu yang cukup tinggi pada kedua-dua hujung modul termoelektrik sambil memastikan tekanan belakang ekzos yang kecil, dengan kuasa output modul tunggal 3.89 W.
Para penyelidik mula-mula menyepadukan paip haba dengan plat rata hujung panas/sejuk untuk membentuk unit hujung panas/sejuk; Kemudian, bermula dari lapisan pertama plat rata hujung panas dengan salur masuk ekzos, pemasangan dilakukan lapisan demi lapisan, dan akhirnya prototaip lengkap dengan 240 modul termoelektrik dihasilkan. Semasa proses pemasangan komponen yang berbeza, gris haba digunakan pada antara muka sesentuh untuk menghapuskan jurang. Peranti TEG yang dihasilkan oleh kaedah ini boleh melaraskan lapisan susun mengikut senario aplikasi yang berbeza untuk menjana kuasa output yang mencukupi dan mempunyai pelbagai kebolehgunaan.
Jika bahan termoelektrik berprestasi tinggi dan modul termoelektrik dengan suhu operasi yang lebih tinggi digunakan, peranti TEG akan dapat menahan pemindahan haba yang lebih besar, dengan itu mencapai kuasa keluaran dan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi.
