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1、电源技术测试与分析温差发电器中热电材料物性的影响分析贾阳1,任德鹏2(1.哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001;2.中国空间技术研究院,北京100094)摘要:考虑温差材料的塞贝克效应及电流的珀耳帖效应,与传热方程相结合,建立了温差发电器的一维计算模型,数值模拟了温差发电器的热电耦合工作过程。主要分析了温差材料的导热系数、电阻率和塞贝克系数的变化及其变物性计算对温差发电器工作性能的影响。计算表明,材料的导热系数、电阻率及塞贝克系数对发电器转换效率的影响规律均为非线性的,其中导热系数的影响作用最明显;当发电器的温差电元件物性参数差别较大时,其内部有不
2、同的温度分布,采用平均值计算会有明显的误差;温差材料物性参数随温度变化后,发电器工作性能有较大的变化。关键词:温差发电器;热电耦合;数值计算中图分类号:TM913文献标识码:A文章编号:1002-087X(2008)04-0252-05Effectanalysisforphysicscharacteristicofthermo-electricmaterialsinthermo-electricgeneratorJIAYang1,RENDe-peng2(1.SchoolofAerospace,HarbinInstituteofTechnology,Harbin
3、Heilongjiang150001,China;2.ChinaAcademyofSpaceTechnology,SystemEngineering,Beijing100094,China)Abstract:Aone-dimensionalcalculationmodelforthermoelectricgeneratorwaspresentedwithconsideringthePeltierandSeebackeffectsofthethermoelectricmaterialsandcombiningwiththeheattransferequation
4、.Numericalsimulationforthermo-electricalcoupleprocessofthethermoelectricgeneratorwasprocessed.Theeffectsofconductivity,resistivity,Seebeckfactorsandthecalculationofchangingphysicalcharacterofthematerialsonworkingcharacteristicsofthermoelectricgeneratorwereanalyzed.Theresultsshowthat
5、conductive,resistivityandSeebeckfactorsaffecttheefficiencyofthegeneratorwithnon-linear,andtheeffectsoftheconductivityareobvious.Whenthedifferenceofphysicalparametersinthermoelectricgeneratorislarge,thedistributionoftemperatureinthegeneratorisdifferent,sotheerrorisobvioususingaverage
6、temperaturetocalculate.Consideringphysicalparametersofthematerialchangewithtemperature,thecharacteristicsofthethermoelectricgeneratorchangelargely.Keywords:thermoelectricgenerator;thermo-electriccouple;numericalsimulation温差发电器是利用温差材料的塞贝克效应直接将热能转年的应用,因此对温差发电的研究工作较全面[3]。我国在温差换为电能的发电器。
7、由于温差发电器的发电效率较低,因此限发电领域的研究工作开展较早,但长期以来没有长足的发展,制了其在民用领域的发展。但在航天和军事领域,温差发电器至今仍缺少在航天领域的应用经验。随着我国航天技术的发以其具有工作寿命长、结构简单、性能可靠[1]等特点而有着广展和深空探测的需求,开发和研制空间同位素温差发电器已泛的应用背景。采用放射性同位素热源的温差发电器更是有成为一项重要的研究任务。重要的应用前景,至今为止美国和前苏联已在数十个航天器目前,国内相关的研究报道多集中在温差材料方面,旨在上成功地采用了该型发电器[2],目前在我国的月球探测工程获得优值更高、性能更好的温
8、差材料[4],而对于温差发电器综中,也
