TEG galios tankio gerinimas naudojant integruotą šilumos vamzdžio struktūrą
TEG įrenginys su integruotais šilumos vamzdeliais pagerina šilumos perdavimo tarp šalčio/šilumos šaltinių ir termoelektrinių modulių efektyvumą. Tyrėjai įdiegė šilumos vamzdžių konstrukcijas į tradicines sukrautas konstrukcijas, naudodami didelį šilumos vamzdžių šilumos laidumą, kad pakeistų šilumos perdavimo kryptį, todėl krovimo kryptis atitinka šilumos srauto kryptį, o tai padeda integruoti daugiau termoelektrinių modulių ribotoje erdvėje. Atliekant bandymus ant stendo, kai šilumos srautas yra 650 K ir 50 ms{2}}, TEG įrenginys gali generuoti 848,37 W išėjimo galią ir itin aukštą sistemos lygio galios tankį – 48,22 WL-1. žymiai pagerėjo galios tankis. Tuo tarpu jį galima išplėsti įvairiems taikymo scenarijams pakeitus krovimo struktūrą.
Visą TEG struktūrą sudaro šešiakampė konfigūracija, surenkama tarp jų sudedant karšto galo plokštes, šalto galo plokštes ir termoelektrinius modulius. Kiekvienoje karštojo galo plokštėje yra 12 karšto galo šilumos vamzdžių, kurie yra išdėstyti tarp skirtingų sluoksnių, kad būtų užtikrintas šilumos perdavimo efektyvumas tarp šilumos vamzdžių ir aukštos temperatūros išmetamųjų dujų; Kiekvienoje šalto galo plokštėje viduje yra 12 šalto galo šilumos vamzdžių, kurie perduoda šilumą šešiakampės konfigūracijos defektams, kad vėsintų ir pagerintų erdvės išnaudojimą.
TEG inžinerijos programos turi atitikti du reikalavimus vienu metu: generuoti pakankamą išėjimo galią ribotoje erdvėje ir vengti per didelio išmetamųjų dujų priešslėgio. Autorius naudojo CFD ir termoelektrinių jungčių modelių derinį, kad atliktų baigtinių elementų modeliavimą, skirtą TEG, integruoto su šilumos vamzdžiais, termodinamine ir energijos gamybos charakteristika. Tyrimai parodė, kad termoelektrinis generatorius gali sukurti pakankamai aukštą temperatūrų skirtumą abiejuose termoelektrinio modulio galuose, tuo pačiu užtikrindamas nedidelį išmetamųjų dujų priešslėgį, kai vieno modulio išėjimo galia yra 3,89 W.
Tyrėjai pirmiausia sujungė šilumos vamzdį su karšto / šalto galo plokščia plokšte, kad sudarytų karšto / šalto galo bloką; Tada, pradedant nuo pirmojo karšto galo plokščios plokštės su išmetimo anga sluoksnio, sluoksnis po sluoksnio atliekamas surinkimas ir galiausiai gaminamas pilnas prototipas su 240 termoelektrinių modulių. Įvairių komponentų surinkimo proceso metu kontaktinė sąsaja tepama terminiu tepalu, kad būtų pašalinti tarpai. Šiuo metodu pagamintas TEG įrenginys gali reguliuoti krovimo sluoksnius pagal skirtingus taikymo scenarijus, kad būtų sukurta pakankamai išėjimo galios, ir turi platų pritaikymo spektrą.
Jei naudojamos didesnio našumo termoelektrinės medžiagos ir termoelektriniai moduliai su aukštesne darbine temperatūra, TEG įrenginys galės atlaikyti didesnį šilumos perdavimą ir taip pasiekti didesnę išėjimo galią ir galios tankį.
