基于非支配排序遗传算法的二级热电发电器和制冷器的结构优化

发布时间：2022-01-17 14:05

　　热电材料是利用热电效应（Thermoelectric effect）实现热能与电能相互转换的材料,是热电发电器（Thermoelectric generator:TEG）和热电制冷器（Thermoelectric cooler:TEC）的主要组成部件。因其没有转动部件、无污染、易模块化等优点,受到广泛关注。目前应用于余能回收、航空航天、生物医药、电子器件散热等领域。但由于受到材料的性能的制约,其最佳热电转换效率都对应一个最佳的工作温度区间,因此以热电材料的最佳效率与工作温度区间相适应的角度出发,从热电转换系统的结构设计方面进行优化,提升其系统的整体转换效率是目前系统研究的一个热点问题之一。本文就是基于此分别针对TEG系统和TEC系统开展了优化设计研究。本文的主要工作是采用非支配排序遗传算法对二级热电发电器和二级热电制冷器的几何参数进行优化,并通过决策方法在帕累托前沿上选取了最折衷解。对优化后的性能进行了分析。在TEG中以功率密度和熵产率作为目标函数,对负载电阻,下级热电臂长度,上下级热电臂N/P截面比,N级和P级热电臂之间的角度作为变量进行了多目标优化。并且研究了负载电阻对电压,功率,... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

热电发电器的工作原理

的降低和塞贝克系数的增大而降低。在近几年里，新型ang[31]等人设计了一种可穿戴式的微型 TEG，在这个微 12.5 V/(Kcm2)，输出功率可以达到 0.026 × 10 6W/(K水池的底部和顶部的温度差作为 TEG 冷热源，他建立了池 TEG 系统在不同气候温度下的最佳性能。Al-Nimr[3统的混合式太阳能集热器，可以同时提供电力和热水。个小孔允许太阳辐射进入，冷水作为热沉从管外流过同度是 1000 W/m2且水的质量流量为 0.01 kg/s 时可以实器的工作原理如图 1.2 所示，热电制冷器是由 P 极和 、上下级基板等组成。接通电源之后，上结点附近产生度降低，向外界吸热，称为冷端；另一端因电子空穴对，并向环境放热，称为热端。这个过程直接将电能转化

图 2.1 塞贝克效应示意图塞贝克系数通常随着温度的变化而变化，取决于构成导体的材料。塞贝克效电发电的基本原理。 帕尔贴效应法国物理学家JeanCharles Athanase Peltie 于1834年发现了帕尔贴效应。如图，帕尔贴效应是指当有电流通过不同导体组成的闭合回路时，根据电流方向，在不同导体连接点处会吸收热量或者放出热量。单位时间内在连接点处产尔贴热为: 其中 和 是导体 a 和 b 的帕尔贴系数，可以表示为:

【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体多级制冷器设计的火用效率分析[J]. 李茂德,刘辉.  热科学与技术. 2008(03)

硕士论文
[1]热电制冷器的双目标优化研究[D]. 梁婷.华中科技大学 2015



本文编号：3594862