基于热电模块的聚光光伏自冷却概念设计

聚光光伏电池的高效、稳定和安全运行依赖于有效冷却技术。常规的聚光光伏电池主动冷却技术需消耗部分光伏电池产生的电能,因而间接降低有效电力输出。据此,文章基于热电模块提出一种聚光光伏电池的自冷却概念设计,并通过热电模块的性能测试实验验证了设计可行性。测试表明,单个56 mm×56 mm热电模块在90℃热源加热条件下的最大开路电压为3.6 V,输出功率为0.97 W。此后,针对10 kW系统进行了参数设计,计算结果表明,整个装置的热电模块总开路电压可达212.6 V,供给冷却模块的输出功率可达706.5 W,满足聚光光伏电池散热的能耗需求。

汽车尾气温差发电装置及热电模块的布置研究

针对汽车尾气废热温差发电技术的研究现状,就如何在汽车排气管合适位置安装发电装置及布置热电模块进行了试验研究。根据现有热电模块性能参数,通过测定发动机排气通道外壁温度的梯度分布和不同结构废热箱体外表面的温度场分布,提出了汽车尾气废热温差发电装置在汽车排气通道上的位置要求和半导体热电模块在废热箱体上的连接方法,为汽车发动机废热温差发电装置在汽车上的安置提供了依据。

汽车尾气废热回收的热电模块布置特性研究

由于按照模块单元来实现热电材料回收废热具备优势,在试验校核的基础上建立了热-电-结构的有限元分析模型用于热电模块在汽车排气管上布置特性的研究。首先热通量模拟结果显示排气管壁面与热电模块接触处存在大热斑,根据大热斑的轮廓得到本文研究的热电模块之间的最佳布置间隙为6.6 mm。然后根据最大输出功率原则精确计算了热电模块的内阻值,内阻的获得为模块矩阵的结构优化提供了参考依据。最后利用模型对热电模块的薄弱结构进行热应力校核,校核结果为热电模块的可靠布置提供了参考依据。

汤姆逊效应和附加热阻对热电模块性能的影响

针对热电模块运行过程中的影响因素,考虑汤姆逊效应和陶瓷板、金属导流片、接触表面等产生的附加热阻,建立了新的热电能量平衡方程,并据此研究了汤姆逊效应与附加热阻对热电模块的输出功率、热电转化效率及效率的影响规律.结果表明:在本文计算条件下,汤姆逊效应及附加热阻对热电模块性能的影响随着热电模块工作电流的增加而增大;同时,汤姆逊效应和附加热阻均使得热电模块的最大输出功率、最大热电转化效率对应的最佳工作电流减小,这一点在热电发电装置的设计时必须予以考虑.

热电模块最大输出功率的估值方法

一定温差下,热电模块(TEM)的最大输出功率可以通过开路电压和短路电流进行估算.但开路和短路之间存在开路到短路及短路到开路两种切换模式,必有两组开路电压和短路电流.相同温差下,两种切换模式估算出的TEM最大输出功率存在差异,且差值随TEM冷热端温差变化.文中对此现象进行了理论分析,指出造成此差值的主要原因在于两种切换模式下的电流不同,从而导致TEM产生的电动势不同,并提出了减小该差值的计算方法.经实验验证,该计算方法提高了TEM最大输出功率的估值准确度.

汽车尾气温差发电系统热电模块优化仿真分析

针对汽车尾气中热量的大量散失,造成能源的极大浪费问题,采用温差发电技术,利用Seebeck效应将汽车尾气中的低品位余热转换为电能。通过Solidworks完成对汽车尾气温差发电系统的三维建模与装配和热电单电偶的结构优化与建模,建立输出功率和转换效率与阻值比和面长比的理论数学模型,MatLab仿真计算得出当内外负载相等时输出功率取得最大值。同时,为了提高温差发电系统的输出功率,在相同工况下,ANSYS分析热电单电偶模型的温度场和温差电势场,得出优化后的3种热电单电偶其Seebeck电动势比Π型结构的Seebeck电动势分别提高了5%,10%和25%。

汽车尾气温差发电装置中热电模块的散热方式研究

针对汽车尾气废热温差发电技术的研究现状,根据现有发动机的排气管和热电模块的性能参数,对热电转换模块冷端常用的水冷和风冷两种散热方式进行了试验对比和ANSYS软件的热力学分析,比较了两种散热方式的散热效果。提出了汽车尾气废热温差发电装置在汽车上的散热方式,为汽车发动机废热温差发电装置的实车应用提供了依据。

驱动电源对热电模块制冷性能的影响

在热电制冷系统实际工作过程中,冷热端温差引起的Seebeck电压会抵消部分输入电源。热电模块的理论研究通常以电流为研究变量,并忽略Seebeck电压的影响。但热电产品在实际过程中通常选用直流电压源进行工作。因此,研究驱动电源对热电模块制冷性能的影响是非常重要的。本文以商用热电模块(TEC1-12706)为研究对象,利用MATLAB模拟计算其在不同驱动电源下分别对应的最小冷端温度、最大冷热端温差和相应电压或电流随热阻变化的关系,并设计实验进行验证。结果表明,在理想情况下不同驱动电源对于热电制冷性能无影响;但在实际情况下,不同驱动电源在达到相同制冷能力时对应了不同的电压/电流,冷热端最大温差随热阻增大而减小。热电产品温度控制系统应根据输入电源的不同而变化,为热电模块选择合适的电源提供了方案。

基于热电模块实验的低温下塞贝克系数的测量

利用热电发电器(TEG)进行温差发电是LNG冷能利用的方式之一,而目前低温下热电材料塞贝克系数研究的缺失给低温TEG的设计带来了障碍。因此,本文提出一种通过TEG模块的实验得到低温下该模块所用热电材料(α)的测量方法,并测试了热电材料Bi_(2)Te_(3)在90~180 K温度范围内的α。结果表明:Bi_(2)Te_(3)在低温下的α随温度的降低而减小,温度从180 K降至90 K,α从124.6μV/K降至49.3μV/K,且与温度成二次函数关系。

半导体热电模块内部结构数值模拟分析

介绍热电模块的数值模拟求解方法及国内外关于热电模块的最新研究进展,建立简化的温差电偶对计算模型。通过运用ANSYS软件进行数值求解,得到了接触效应和电偶臂截面积对热电模块输出效能的影响,为进一步改善热电模块内部结构的研究提供了依据。

带蓄电池负载的热电模块模型研究

分析了热电模块作为电源、蓄电池作为负载时的直流变流器电路结构和工作原理。针对阻容负载下的模型弊端,提出了蓄电池负载下电路的新颖分析方法,为更加快速、准确地追踪最大功率传输点(MPPT)提供了技术参考。

Ni-P化学镀层提高钎焊层与热电模块之间的结合强度

本文在热电模块表面形成化学镀Ni-P层作为扩散阻挡层,以考察Ni-P化学镀层对钎焊层与热电模块之间结合强度的增强作用。研究结果表明,通过化学镀Ni-P和Ag基钎焊制造的PbTe热电模块的结合强度高达约8.3MPa,而未化学镀Ni-P的PbTe热电模组的结合强度较低,只有约为3.6MPa,化学镀的应用明显提高了热电模块的结合强度。同时,在热电元件和钎焊层之间的结合界面处没有观察到诸如气孔或裂纹等缺陷。

过程校验仪校验热电阻输入模块误差分析

针对某过程校验仪校验热电阻信号输入模块时存在的温度数据误差率达8.45%的异常现象,开展实验研究。将温度测量转换为电阻测量问题,分别设计了应用过程校验仪及精密电阻箱进行校验的实验。实验数据显示,前者的电阻值测量数据平均误差率为14.1%,后者误差率仅为0.21%。然后通过数据分析,提出假设。实验验证了模块电阻测量值与校验仪输出值的比等于两者激励电流之比的规律。两者激励电流不一致导致产生测量误差;建议选用精密电阻箱校验模块,若使用校验仪,需要确保与被校验设备的激励电流相等。

应用热电蒸馏系统生产蒸馏水的试验研究

【目的】为了解决实验室制取蒸馏水的高能耗和低效率问题,设计了一种基于热电模块(thermoelectric module, TEM)生产蒸馏水的蒸馏装置。【方法】首先选取自来水作为蒸馏目标进行试验分析;然后利用TEM实现蒸发和冷凝过程的结合,进而降低蒸馏的能耗;最后考察了在不同电压和温差下TEM的热力学特性对系统能效比(coefficient of performance, COP)及比能耗的影响。【结果】当循环水的流速为36 L/h、温差为24.4℃、电压为13 V时,蒸馏水的产量最大,为400.2 mL/h,系统的能效比最大,为2.25,蒸馏水的比能耗最低,为0.63 kW·h/L。【结论】本研究结果可为水蒸馏过程中降低能耗和提高产量提供参考。

热电制冷模块热连接与电连接的性能优化分析

在考虑汤姆逊效应情形下,分析两块热电制冷模块的热连接与电连接方式的制冷性能,讨论热电偶对数比、工作电流和面长比对4种连接方式的制冷量和制冷系数的影响,探讨4种连接方式的最佳工况和适用范围。发现在大制冷量或较小温差需求下可选择热并联电串联模式;在较大温差需求下可选择热串联模式,且热串联电串联的制冷量始终大于热串联电并联的;然而对于中等温差需求,当需要大的制冷量时,可选用热并联电串联,当需要较高的制冷系数时,可选用热串联电串联。为实际应用中多个制冷模块的连接方式的选取提供了理论指导。

半导体热电温控模块的设计应用

DS18B20型一线式数字温度传感器具有价格低、采样精度高、串行线性输出等优点,本文介绍该器件的主要工作特性、工作原理,以及半导体温控模块的设计和软件代码。

FX-4AD-TC热电偶模块实际应用的探讨

本文简要介绍了 FX- 4AD- TC热电偶模块的性能及特点 ,实现了该模块与热电偶及可编程控制器的硬件连接及软件设计 。

基于S7-200PLC热电偶模块的监控系统开发

介绍了由S7-200PLC热电偶模块构成的温度监控系统,详细讨论了EM231热电偶模块的工作原理、外部接口方法,并对PLC和PC机的软硬件设计技术进行了分析,给出了部分程序.

热电自驱式太阳能空气集热器设计及其性能研究

为提高太阳能空气集热器效率和实现自供能运行,提出一种热电自驱式双流道太阳能空气集热器结构,并针对该集热器的传热及热电转化过程进行分析,建立了稳态条件下的数学模型。在验证模型可靠性的基础上,模拟研究了空气质量流量和双流道空气流量分配对集热器发电量、功耗和效率的影响。结果表明:集热器在空气流量0.05 kg·s^(-1)工况下,热效率和热电综合性能效率分别高达90.58%和91.34%;在所研究的工况下,下流道空气流量占总流量的70%以上时,可保证集热器具有较高的热效率及热电综合性能效率。

Quantum PLC热电阻模块测量异常处理一例

本文通过实际应用中的一个例子 ,分析了Schneider公司的QuantumPLC模拟量输入模块在测量负值时的异常现象、原因及解决方法。