TEG jaudas blīvuma uzlabošana, izmantojot integrētu siltuma caurules struktūru
TEG ierīce ar integrētām siltuma caurulēm uzlabo siltuma pārneses veiktspēju starp aukstuma/siltuma avotiem un termoelektriskajiem moduļiem. Pētnieki ir ieviesuši siltuma cauruļu konstrukcijas tradicionālajos stacked konstrukcijās, izmantojot siltuma cauruļu augsto siltumvadītspēju, lai mainītu siltuma pārneses virzienu, padarot kraušanas virzienu saskaņotu ar siltuma plūsmas virzienu, kas palīdz integrēt vairāk termoelektrisko moduļu ierobežotā telpā. Ar stenda eksperimentiem 650 K un 50 ms -1 siltuma plūsmā TEG ierīce var ģenerēt 848,37 W izejas jaudu un īpaši augstu sistēmas līmeņa jaudas blīvumu 48,22 WL-1, sasniedzot ievērojams jaudas blīvuma uzlabojums. Tikmēr to var attiecināt uz dažādiem lietojumprogrammu scenārijiem, mainot sakraušanas struktūru.
TEG struktūrai kopumā ir sešstūra konfigurācija, kas ir samontēta, saliekot starp tām karstās gala plāksnes, aukstā gala plāksnes un termoelektriskos moduļus. Katra karstā gala plāksne ir aprīkota ar 12 karstā gala siltuma caurulēm, kas ir izvietotas pa daļām starp dažādiem slāņiem, lai nodrošinātu siltuma pārnesi starp siltuma caurulēm un augstas temperatūras izplūdes gāzēm; Katra aukstā gala plāksne ir aprīkota ar 12 aukstā gala siltuma caurulēm iekšpusē, kas nodod siltumu sešstūra konfigurācijas defektiem dzesēšanai un telpas izmantošanas uzlabošanai.
TEG inženierijas lietojumprogrammām vienlaikus jāatbilst divām prasībām: jārada pietiekama izejas jauda ierobežotā telpā un jāizvairās no pārmērīga izplūdes pretspiediena. Autors izmantoja CFD un termoelektrisko savienojumu modeļu kombināciju, lai veiktu galīgo elementu simulācijas par TEG termodinamisko un enerģijas ražošanas veiktspēju, kas integrēta ar siltuma caurulēm. Pētījumi liecina, ka termoelektriskais ģenerators var izveidot pietiekami augstu temperatūras starpību abos termoelektriskā moduļa galos, vienlaikus nodrošinot nelielu izplūdes pretspiedienu ar viena moduļa izejas jaudu 3,89 W.
Vispirms pētnieki integrēja siltuma cauruli ar karstā/aukstā gala plakano plāksni, lai izveidotu karstā/aukstā gala vienību; Pēc tam, sākot no pirmā slāņa karstā gala plakanās plāksnes ar izplūdes atveri, tiek veikta montāža slānis pa slānim un visbeidzot tiek izgatavots pilns prototips ar 240 termoelektriskiem moduļiem. Dažādu komponentu montāžas procesā kontakta saskarnei tiek uzklāta termiskā smērviela, lai novērstu spraugas. Ar šo metodi ražotā TEG ierīce var pielāgot sakraušanas slāņus atbilstoši dažādiem lietojuma scenārijiem, lai radītu pietiekamu izejas jaudu, un tai ir plašs pielietojamības diapazons.
Ja tiek izmantoti augstākas veiktspējas termoelektriskie materiāli un termoelektriskie moduļi ar augstāku darba temperatūru, TEG ierīce spēs izturēt lielāku siltuma pārnesi, tādējādi panākot lielāku izejas jaudu un jaudas blīvumu.
