Termal arayüz malzemesinin termoelektrik jeneratör performansına etkisinin nümerik incelenmesi

Authors : Seyda ÖZBEKTAŞ, Bilal SUNGUR, Bahattin TOPALOĞLU

Pages : 492-506

Doi:10.31202/ecjse.963695

View : 21 | Download : 9

Publication Date : 2022-05-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Termal arayüz malzemeleri çoğunlukla mikroelektronik, güç elektroniği ve LED aydınlatma alanlarında uygulanmaktadır. Daha az araştırılmış olmasına rağmen, termal arayüz malzemeleri uygulamasının bir diğer önemli alanı da termoelektrik jeneratörlerdir. Termoelektrik jeneratörler temel olarak sıcaklık farkından yararlanılarak elektrik üretimini sağlamaktadırlar ve özellikle atık ısı geri kazanımında uygulaması her geçen gün daha fazla ilgi görmektedir. Bu çalışmada, literatürdeki çalışmalardan farklı olarak termal arayüz malzemelerinin termoelektrik jeneratörün performansı üzerindeki etkisini dikkate alarak nümerik hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın nümerik sonuçları literatürden elde edilmiş deneysel sonuçlarla kıyaslanmıştır. Çalışma parametreleri olarak farklı ısı iletim katsayılarına insert ignore into journalissuearticles values(2; 2,5 ve 3 W/m∙K); ve kalınlığına insert ignore into journalissuearticles values(0,1; 0,2; 0,5; 0,75 ve 1 mm); sahip termal macunlar irdelenmiş ve bu parametrelerin termoelektrik jeneratör performansına olan etkisi incelenmiştir. Sonuçlar incelendiğinde 0.5 mm termal macun kalınlığında deneysel ve nümerik sonuçların iyi uyum sağladığı tespit edilmiştir. Bu kalınlıkta maksimum açık devre voltajı, yükteki voltaj, akım, güç çıktı değerleri 95 °C sıcaklıkta ve 3 W/m∙K termal iletkenlik katsayısı durumunda meydana gelmiştir. Bu şartlarda maksimum açık devre voltajı ve güç çıktısı deneysel olarak sırasıyla 4,60 V ve 0,84 W değerlerinde iken, nümerik olarak 4,32 V ve 1,23 W olarak hesaplanmıştır. Tüm analizlerde sıcaklık farkı artışı ve termal macun ısı iletim katsayısının artışı termoelektrik jeneratörün güç çıkışını arttırmış, termal macun kalınlığının artması ise güç çıkışını azaltmıştır.
Keywords : Termal arayüz malzemesi, Termal macun, Termoelektrik jeneratör, Nümerik modelleme