【《余热利用温差发电系统热电耦合仿真流程分析案例》1200字】

余热利用温差发电系统热电耦合仿真流程分析案例1.1参数定义 使用江西thermonatic热电电子公司制造的型号为TEHP1-1264-0.8的TEG模块，其TEG模块热电参数，见表1.2所示。表1.2TEG模块热电参数名称塞贝克系数(μV/K)热导率(W/m·K)电导率(10-5∙Ω·m)P型-1.852×10-5T3+0.01831T2-5.968T+862.1-6.124×10-8T3+1.073×10-4T2-0.05184T+8.957-1.186×10-8T3+4.532×10-7T2+0.01113T-2.129N型1.798×10-5T3-0.01965T2+7.141T-10791.042×10-8T3-1.113×10-6T2-0.008625T+1.594-5.67×10-8T3+5.665×10-5T2-0.01546T+1.889陶瓷片––––––20––––––导电铜片––––––387.61.75×10-3由上表可知，P型电偶臂、N型电偶臂的塞贝克系数、热导率、电导率是随温度变化的一组数值，这些系数与温度的关系拟合成了一条条的曲线方程，代入温度可求出对应系数的值。取温度由20°C至140°C，每隔10°C取一个温度数值，将其代入P型与N型电偶臂的塞贝克系数的曲线方程，得出不同温度下P型电偶与N型电偶的Seebeck系数，得出的结果，见表1.3所示。表1.3PN型Seebeck系数温度(°C)P型Seebeck系数(10-4V/K)N型Seebeck系数(10-4V/K)200.000749-0.000943300.000699-0.000881400.000651-0.000823500.000607-0.000768600.000565-0.000717700.000527-0.000669800.000492-0.000624900.000459-0.0005821000.000429-0.0005431100.000402-0.0005071200.000377-0.0004731300.000355-0.0004431400.000334-0.000415取温度由20°C至140°C，每隔10°C取一个温度数值，将其代入P型与N型电偶臂的塞贝克系数的曲线方程，得出不同温度下P型电偶与N型电偶的热导率，得出的结果，见表1.4所示。表1.4PN型热导率温度(°C)P型热导率(W/m·K)N型热导率(W/m·K))207.962631.42049307.4967161.3332407.051161.2459666506.6255951.15877606.21965121.071863705.832962.98543805.4651652.899651905.1158862.814711004.784762.730791104.4714192.6480711204.175492.5667381301.8966252.4869731401.6344372.408957取温度由20°C至140°C，每隔10°C取一个温度数值，将其代入P型与N型电偶臂的塞贝克系数的曲线方程，得出不同温度下P型电偶与N型电偶的电导率，得出的结果，见表1.5所示。表1.5PN型电导率温度(°C)P型电导率(Ω·m)N型电导率(Ω·m)201.68E-051.68E-05301.72E-051.72E-05401.74E-051.74E-05501.74E-051.74E-05701.71E-051.71E-05901.61E-051.61E-051101.37E-051.37E-051201.27E-051.27E-051301.19E-051.19E-051401.03E-051.03E-05在忽略焊料层的情况下，建立一个温差发电单元模型，便于后续的ANSYS仿真，其物理尺寸物理参数，见表1.6所示；表1.6温差发电单元的尺寸参数结构数值陶瓷基板厚度0.6mm导流铜片厚度0.2mm热电偶臂长2mm热电偶横截面边长4mmPN电偶的间隙2mm1.2求解设置 在上述小节的准备工作基础上，介绍一下使用ANSYSWorkbench进行热电偶仿真的流程：使用ANSYSWorkbench工程进行温差发电单元热耦合仿真进行相关数值模拟的一般过程如下：1、确定ANSYS分析类型，本设计使用热-电耦合分析；2、选择相应的热电仿真模块，本设计选择Thermo-Electric模块；3、在热电仿真模块(Thermo-Electric模块)中的Model里，按照表1.6里的温差发电单元的尺寸参数建立几何模型，建立的无焊料层温差发电单元，如图1.3所示；图1.3温差发电单元几何模型的建立4、将表1.3~1.5的数据导入EngineeringData中，可得到温度由20°C至140°C时，PN型电偶臂的Seebeck系数、热导率、电导率随温度变化而变化的一组曲线。P型电偶臂与N型电偶臂的Seebeck系数随温度变化而变化的曲线，分别如图1.4、1.5所示。图1.4P型电偶臂的Seebeck曲线图1.5N型电偶臂的Seebeck曲线P型电偶臂与N型电偶臂的热导率曲线，分别如图1.6、图1.7所示。图1.6P型电偶臂的热导率曲线图1.7N型电偶臂的热导率曲线P型电偶臂与N型电偶臂的电导率曲线，分别如图1.8、图1.9所示，。图1.8P型电偶臂的