A TEG teljesítménysűrűségének javítása az integrált hőcső szerkezet révén
A TEG készülék integrált hőcsövekkel javítja a hőátadási teljesítményt a hideg/hőforrások és a termoelektromos modulok között. A kutatók bevezették a hőcsövek szerkezetét a hagyományos halmozott kialakításokba, kihasználva a hőcsövek magas hővezető képességét a hőátadás irányának megváltoztatására, így a halmozási irány összhangban van a hőáramlás irányával, ami segít több termoelektromos modul integrálását korlátozott helyen. Padkísérletekkel 650 K és 50 ms{2}} hőáram mellett a TEG eszköz 848,37 W kimenő teljesítményt és 48,22 WL-1 ultramagas rendszerszintű teljesítménysűrűséget tud előállítani. a teljesítménysűrűség jelentős javulása. Eközben a halmozási struktúra megváltoztatásával kiterjeszthető különböző alkalmazási forgatókönyvekre.
A TEG szerkezet hatszögletű konfigurációt mutat egészében, amelyet meleg véglapok, hideg véglapok és termoelektromos modulok egymásra helyezésével állítanak össze. Mindegyik forró véglap 12 forróvégű hőcsővel van felszerelve, amelyek lépcsőzetesen vannak elhelyezve a különböző rétegek között, hogy biztosítsák a hőátadási teljesítményt a hőcsövek és a magas hőmérsékletű kipufogógáz között; Mindegyik hideg véglap 12 hideg végű hőcsővel van felszerelve, amelyek hőt adnak át a hatszögletű konfiguráció hibáinak a hűtés és a helykihasználás javítása érdekében.
A TEG mérnöki alkalmazásoknak egyszerre két követelménynek kell megfelelniük: elegendő kimeneti teljesítményt kell előállítani korlátozott helyen, és elkerülni a túlzott kipufogó-ellennyomást. A szerző CFD és termoelektromos csatolási modellek kombinációját használta a hőcsövekbe integrált TEG termodinamikai és energiatermelési teljesítményének végeselemes szimulációihoz. Kutatások kimutatták, hogy a termoelektromos generátor kellően nagy hőmérséklet-különbséget tud kialakítani a termoelektromos modul mindkét végén, miközben kis kipufogó-ellennyomást biztosít, egyetlen modul 3,89 W kimeneti teljesítményével.
A kutatók először integrálták a hőcsövet a meleg/hideg végű lapos lemezzel, hogy meleg/hideg végegységet alkossanak; Ezután a meleg végű síklap első rétegéből kiindulva, a kipufogónyílással, rétegenkénti összeszerelés történik, végül elkészül a teljes prototípus 240 termoelektromos modullal. A különböző alkatrészek összeszerelése során az érintkezési felületet termikus zsírral hordják fel a hézagok megszüntetésére. Az ezzel a módszerrel előállított TEG eszköz a különböző alkalmazási forgatókönyvek szerint állíthatja be a halmozási rétegeket, hogy elegendő kimeneti teljesítményt állítson elő, és széles körű alkalmazhatósággal rendelkezik.
Ha nagyobb teljesítményű termoelektromos anyagokat és magasabb üzemi hőmérsékletű termoelektromos modulokat használnak, a TEG készülék nagyobb hőátadást tud ellenállni, ezáltal nagyobb kimeneti teljesítményt és teljesítménysűrűséget ér el.
