Розробка однокаскадного термоелектричного охолоджувача з заданим часом виходу на стаціонарний режим роботи
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184400Ключові слова:
термоелектричний охолоджувач, час виходу на режим, показники надійності, режими роботиАнотація
Одержано аналітичний зв'язок часу виходу термоелектричного охолоджувача на стаціонарний режим у залежності від термоелектричних параметрів конструкторських і технологічних елементів, перепаду температур, відносних робочих струмів, електричних опорів і геометричних параметрів термоелементів.
Проведено аналіз математичної моделі відносно часових і надійністних показників для різноманітних струмових режимів роботи і перепадів температури з урахуванням енергетичних показників і конструктивних параметрів термоелектричного охолоджувача.
Показано, що при зростанні часу виходу на стаціонарний режим для різних перепадів температур зменшується робочий струм, а функціональна залежність холодильного коефіцієнту від часу виходу на стаціонарний режим має максимум, якій залежить від перепаду температур. При заданому часі виходу на стаціонарний режим залежність кількості термоелементів від перепаду температур має мінімум. При зростанні часу виходу на постійний режим зменшується відносна інтенсивність відмов і зростає вірогідність безвідмовної роботи термоелектричного охолоджувача. З ростом перепаду температур для різних струмових режимів зростає час виходу на стаціонарний режим, зростає величина робочого струму, зменшується холодильний коефіцієнт, зростає кількість термоелементів і інтенсивність відмов.
Представлено розрахунок охолоджувача з заданим часом виходу на стаціонарний режим при заданих перепадах температур, зовнішніх умовах, тепловому навантаженні, геометрії гілок термоелементів. Одержані результати досліджень дозволяють проектувати однокаскадні термоелектричні охолоджувачі з заданою динамікою функціонування і прогнозувати основні параметри і показники надійності на любому часовому відрізціПосилання
- Eslami, M., Tajeddini, F., Etaati, N. (2018). Thermal analysis and optimization of a system for water harvesting from humid air using thermoelectric coolers. Energy Conversion and Management, 174, 417–429. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.08.045
- Bakhtiaryfard, L., Chen, Y. S. (2014). Design and Analysis of a Thermoelectric Module to Improve the Operational Life. Advances in Mechanical Engineering, 7 (1), 152419. doi: https://doi.org/10.1155/2014/152419
- Choi, H.-S., Seo, W.-S., Choi, D.-K. (2011). Prediction of reliability on thermoelectric module through accelerated life test and Physics-of-failure. Electronic Materials Letters, 7 (3), 271–275. doi: https://doi.org/10.1007/s13391-011-0917-x
- Kim, H. S., Wang, T., Liu, W., Ren, Z. (2016). Engineering Thermal Conductivity for Balancing Between Reliability and Performance of Bulk Thermoelectric Generators. Advanced Functional Materials, 26 (21), 3678–3686. doi: https://doi.org/10.1002/adfm.201600128
- Erturun, U., Mossi, K. (2012). A Feasibility Investigation on Improving Structural Integrity of Thermoelectric Modules With Varying Geometry. Volume 2: Mechanics and Behavior of Active Materials; Integrated System Design and Implementation; Bio-Inspired Materials and Systems; Energy Harvesting. doi: https://doi.org/10.1115/smasis2012-8247
- Song, H., Song, K., Gao, C. (2019). Temperature and thermal stress around an elliptic functional defect in a thermoelectric material. Mechanics of Materials, 130, 58–64. doi: https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2019.01.008
- Karri, N. K., Mo, C. (2018). Structural Reliability Evaluation of Thermoelectric Generator Modules: Influence of End Conditions, Leg Geometry, Metallization, and Processing Temperatures. Journal of Electronic Materials, 47 (10), 6101–6120. doi: https://doi.org/10.1007/s11664-018-6505-1
- Fang, E., Wu, X., Yu, Y., Xiu, J. (2017). Numerical modeling of the thermoelectric cooler with a complementary equation for heat circulation in air gaps. Open Physics, 15 (1), 27–34. doi: https://doi.org/10.1515/phys-2017-0004
- Mativo, J., Hallinan, K. (2019). Development of Compliant Thermoelectric Generators (TEGs) in Aerospace Applications Using Topology Optimization. Energy Harvesting and Systems, 4 (2), 87–105. doi: https://doi.org/10.1515/ehs-2016-0017
- Manikandan, S., Kaushik, S. C., Yang, R. (2017). Modified pulse operation of thermoelectric coolers for building cooling applications. Energy Conversion and Management, 140, 145–156. doi: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.03.003
- Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Y. (2017). Analysis of the possibility to control the inertia of the thermoelectric cooler. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (90)), 17–24. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.116005
- Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Y. (2018). Analysis of relationship between the dynamics of a thermoelectric cooler and its design and modes of operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (91)), 12–24. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123891
- Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Y. (2019). Influence of the mean volumetric temperature of a thermoelement on reliability indicators and the dynamics of a cooler. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (8 (97)), 36–42. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154991
- Zaykov, V., Mescheryakov, V., Zhuravlov, Y., Mescheryakov, D. (2018). Analysis of dynamics and prediction of reliability indicators of a cooling thermoelement with the predefined geometry of branches. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (8 (95)), 41–51. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.123890
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Vladimir Zaykov, Vladimir Mescheryakov, Yurii Zhuravlov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
