Bi-Te基热电材料变物性温差发电系统仿真.pdf

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1、第31卷第1期计算机仿真2014年1月文章编号：1006—9348(2014)01—00103—04Bi—Te基热电材料变物性温差发电系统仿真欧强，肖恒，平会峰，苟小龙(重庆大学动力工程学院，重庆400044)摘要：热电材料的塞贝克系数、汤姆逊系数、电导率和热导率等物性参数随着温度而变化，影响着材料内部的温度分布，尤其在高温下更为突出。针对在温差发电器的仿真建模中将其视为常数会严重影响到仿真模型的精确度的问题，提出了一种考虑热电材料的物性参数随温度变化的变物性动态数学模型，并以Bi—Te基热电材料为例，采用有限容积法进行了一系列的动态性能分析试验。通过

2、对比分析发现，在大温差下，变物性参数模型具有更高的计算精度，并不存在一个特定的特征温度能够让常物性模型代替变物性模型。所建立的模型可以对温差发电器的分析和优化提供有价值的理论指导。关键词：温差发电器；热电材料；变物性；发电性能中图分类号：TK124文献标识码：BSimulationofThermoelectricGenerationSystemwithVaryingPhysicalParametersofBi——TeBasedThermoelectricMaterialOUQiang，XIAOHeng，PINGHui—feng，GOUXiao—long

3、(CollegeofPowerEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China)ABSTRACT：Thephysicalparameters，includingSeeheckcoefficient，Thomsoncoefficient，electricalconductivityandthermalconductivity，ofthermoelectricmaterialarechangingwithtemperature，whichcanaffectthetemperaturedistribu

4、tionofthematerial，especiallyinthehightemperatureenvironment．Itwillsignificantlyaffecttheaccuracyofthesimulationmodelofthermoelectricgenerator，whenphysicalparametersareprocessedasconstants．Forthisprob—lem，adynamicmathematicalmodelwithvariablephysicalparametershasbeenmodeled．Andas

5、anexampleofBi—Tebasedthermoelectricmaterial，aseriesofdynamicperformanceanalysistestshasbeendoneusingthefinitevolumemethod．Itisfoundthatthevariablepropertiesmodelhashigheraccuracycomparedwiththeconstantpropertiesmod—e1．Besides，withanappropriatecharacteristictemperature，aparticula

6、rresuhoftheconstantpropertiesmodelmaybeclosetothatofthevariablepropertiesmode1．But，therearenospecificcharacteristictemperatureswhichcanmaketheconstantpropertiesmodeltaketheplaceofvariablepropertiesmode1．Theestablishedmodelinthispapercanprovidesomemeaningfulguidancefortheanalysis

7、andoptimizationforthermoelectricgenerator．KEYWORDS：Thermoelectricgenerator；Thermoelectricmaterial；Variableproperties；Generationperformance1引言素。温差的形成不仅受到温差发电模块冷热两端换热设计温差发电技术是一种新型的绿色能源转换技术，可以直的影响，还与热电材料自身的物性参数紧密相关。为了研究接将热能转化为电能，具有清洁无污染，结构紧凑，可靠性高的方便，在对温差发电器的发电性能进行分析时，很多研究及寿命长等特点，尤其

8、在低品位热能的回收、利用方面表现者将热电材料的塞贝克系数、帕尔贴系数、汤姆逊系数、电导出巨大的