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基于碲化铋的热电偶热电技术参考

来源:发表时间:2018-11-12

    基于碲化铋的热电偶模块主要用于冷却或组合冷却和加热应用,其中电能在模块上产生温差。然而,通过“反向”使用模块,由此在模块的面上施加温差,可以产生电力。虽然功率输出和发电效率非常低,但是在可获得热源的情况下通常可以获得有用的功率。


    用于发电的热电模块与传统热电偶有一定的相似之处。让我们看一下具有应用温差的单个上海自动化仪表三厂热电偶,如图所示。


图:单个热电偶,其中Th> Tc


    在没有负载(RL未连接)的情况下,在点a和b之间测量的开路电压为:

    V = S x DT


    地点:V =来自耦合(发生器)的输出电压,单位为伏特

    S =平均塞贝克系数,单位为伏特/°K 

    DT = K中耦合的温差,其中DT = Th-Tc

    当负载连接到热电偶时,输出电压(V)由于内部发电机电阻而下降。通过负载的电流是:


            S x DT 

    I =   ____________________

            R C + R L.


    地点:I =以安培为单位的发电机输出电流

    R c =以欧姆为单位的热电偶的平均内阻

    R L =以欧姆为单位的负载电阻

    这对夫妇的总热量输入(Q h)是:

    Q h =(S x T h x I) - (0.5 x I 2 x R c)+(K c x DT)


    地点:Q h =以瓦为单位的热输入

    K c = 以瓦为单位的热电导率/°K 

    T h =以K 为单位的热电偶的热侧

    发电机的效率(E g)是:


            V x I 

    E g = ____________________

            Q h


    到目前为止,我们上海自动化仪表三厂已经讨论了一个单独的热电偶,但由于一个完整的模块由多个耦合组成,因此有必要为实际模块重写我们的等式,如下所示:

    V O = S M x DT = I x(R M + R L)


    地点:V O =以伏特为单位的发电机输出

    S M =模块的平均塞贝克系数,单位为伏特/°K 

    R M =模块的平均电阻,单位为欧姆

    必须记住,模块塞贝克系数,电阻和热导特性与温度有关,它们的值必须按照第11节第11.2至11.2.4段的描述计算。必须在平均模块温度T avg下选择S M,R M和K M的值,其中: 


             T h + T c 

    T avg =________________

                2


    模块的功率输出(P o)为瓦特:

    P o = R L x

    有可能但不太可能在给定的发电机应用中存在精确的条件,由此一个模块将提供所需的精确输出功率。结果,大多数热电发电机包含多个单独的模块,这些模块可以串联,并联或串联/并联布置电连接。典型的发电机配置如图所示。该发电机具有NT总模块数,其中NS模块串联连接,NP模块并联连接。系统中的模块总数为:


    NT = NS x NP


 

    具有串并联模块的典型热电发电机


    通过负载电阻R L的安培电流(I)为:


    NS x S M x DT

I =__________________

    NS x R M

   ___________ + R L

       NP


    来自发电机的输出电压(V O)以伏特为单位:


    以瓦为单位的发电机输出功率(P O)为:


                   NT x(S M x DT)2 

    P O = V O x I _________________

                     4 x R M.

      

    以瓦为单位的发电机总热输入(Qh)为:


    发电机的效率(E g)为:


           PO 

    E g = ______ x 100%

           Qh


    当发电机的内阻(R GEN)等于负载电阻(R L)时,会出现最大效率。发电机电阻为:


                NS x R M 

      R GEN =_________________

                  NP


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