Numerical Investigation of the Effect of Cooling and Heating Conditions on the Performance of Thermoelectric Module

Authors : Seyda ÖZBEKTAŞ, Bilal SUNGUR, Bahattin TOPALOĞLU

Pages : 493-510

Doi:10.29130/dubited.742775

View : 16 | Download : 14

Publication Date : 2021-01-31

Article Type : Research Paper

Abstract :Günümüzde enerjiye olan talep artmaktadır ve fosil yakıt kaynakları hızla tükenmektedir, bunun sonucunda enerji maliyetleri de hızla artmaktadır. Fosil yakıtların en önemli özelliği, yüksek karbon seviyeleri içeren hidrokarbon ve organik maddelerden oluşmasıdır. Bu dünya ve insanlık için büyük zarara sebep olmaktadır. Bu tehlikeli durumun karşısında, dünya devletleri yeni ve temiz enerji kaynakları aramaktadırlar. Sonuç olarak, yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelim hızla artmaktadır. Bu bağlamda termoelektrik (TE) modül, ısının elektrik enerjisine dönüşümünde önemli bir kaynaktır. Isıdan elektrik üretimi miktarı TE modülün yüzeyleri arasındaki sıcaklık farkına bağlıdır. Sıcaklık farkı arttıkça, ısıdan elde edilen elektriksel güç de artmaktadır. Bu çalışma farklı hava hızları, yüzey sıcaklıkları ve hava sıcaklıkları koşullarında, silindirik iğne kanatlı ısı alıcı gömülü bir Bi_2 Te_3 TE modülünün ısı transferi ve elektrik üretimi performansı nümerik olarak incelemeyi amaçlamaktadır. Sonuçlar Reynolds sayısına göre, sıcaklık dağılımı, güç girdisi, güç çıktısı, gerilim çıktısı, akım çıktısı, sıcaklık farkı, toplam termal direnci, dönüşüm verimliliği ve Nusselt sayısı gibi parametrelerle değerlendirilmiş ve tartışılmıştır. Tüm analizlerde Reynolds sayısındaki artışla birlikte TE modülün ısı transferi ve elektrik üretimi performansının arttığı gözlemlenmiştir. En yüksek dönüşüm verimliliği genel olarak 200℃ yüzey sıcaklıklarında, spesifik olarak 20000 Reynolds sayısı ve 5℃ hava sıcaklığında elde edilmiştir. Ek olarak, TE modülün yüzeyleri arasındaki sıcaklık farkının iyi performans vermek için tek başına yeterli olmadığı bunun yanında soğuk yüzeyinin düşük sıcaklıkta tutulması gerektiği gözlemlenmiştir.
Keywords : Termoelektrik modül, Isı alıcı, Nümerik modelleme, Elektrik üretimi