بررسی عددی اثر سطح مقطع کانال جریان بر عملکرد مولد توان ترموالکتریک یکپارچه

Abstract

مولدهای ترموالکتریک یک تکنولوژی بادوام و سازگار با محیط زیست هستند که یکی از مهم‌ترین کاربرد‌های آن‌ها، بازیابی حرارت هدررفته از مصرف سوخت‌های فسیلی و تبدیل آن به الکتریسیته می‌باشد. در این میان، مولد‌های ترموالکتریک یکپارچه که با ایجاد کانال جریان در پایه‌های دستگاه ساخته می‌شود، توانسته‌اند عملکرد دستگاه را به مقدار قابل توجهی افزایش دهند. هدف از انجام این تحقیق، بررسی عددی اثر ساختار سطح مقطع کانال جریان بر عملکرد مولد توان ترموالکتریک یکپارچه می‌باشد. به این منظور، هندسه‌های مختلفی برای سطح مقطع کانال جریان شامل دایره، ذوزنقه، مربع و مستطیل درنظر گرفته شده و اثرات نسبت مساحت کانال جریان، طول نیمه‌هادی و عدد رینولدز بر روی عملکرد دستگاه مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. در مطالعه حاضر، اتصال‌دهنده‌های مولد ترموالکتریک دارای دمای ثابت سرد بوده و حرارت با وارد شدن سیال گرم با سرعت یکنواخت به دستگاه اعمال می‌شود. بررسی نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که در یک نسبت مساحت کانال جریان و طول نیمه‌هادی ثابت، عملکرد دستگاه ترموالکتریک برای کانال جریان دارای ۳۶ مستطیل از سایر کانال‌های ذکر شده بیشتر است. علاوه بر این، با افزایش مقدار نسبت مساحت کانال جریان از 0/28 به 0/68، مقادیر گرمای ورودی، توان خروجی و راندمان حرارتی به ترتیب 1/68، 1/77 و 1/52 برابر می‌شوند. در ضمن، در این تحقیق یک طول بهینه برای نیمه‌هادی محاسبه شده‌است که در آن، توان خروجی حداکثر حاصل می‌شود.