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

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 36 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.

numerical investigation of channel cross-section effect on the performance of integrated thermoelectric power generator

thermoelectric generators are a sustainable and environmentally friendly technology that can recover wasted heat energy and convert it to electricity. meanwhile, integrated thermoelectric generators have been able to significantly increase the performance of thermoelectric generators. in this paper, the effect of flow channel cross-sections on integrated thermoelectric power generator performance is investigated numerically using the finite volume method. in this regard, various flow channel configurations including circles, trapezoids, squares, and rectangles have been taken into account and the effect of cross-sectional area ratio, semiconductor length, and reynolds number on the performance of the device has been evaluated. in this study, the top and bottom of conductor surfaces are exposed to a cold temperature and a hot fluid with a constant velocity and temperature enters the channel. the results show that the power output, voltage, and thermal efficiency of 36 rectangular configurations are higher than other flow channels. also, the heat input, power output, and thermal efficiency at a cross-sectional area ratio of 0.28 are respectively found to be 1.68, 1.77, and 1.52 times higher than at a cross-sectional area ratio of 0.68. in addition, an optimal length for a semiconductor is determined, in which the maximum output power is achieved.