Оптимізація матеріалів та оцінка характеристик генераторних модулів для рекуператорів тепла

Abstract

Застосування термоелектричних перетворювачів енергії в рекуператорах тепла розглядається як ефективний, дешевий і екологічно безпечний спосіб утилізації теплових відходів промислових установок і двигунів внутрішнього згоряння. Наводяться результати оптимізації складу матеріалів на основі BiTe, PbTe, TAGS (AgSbTe-GeTe), ZnSb силіцидів Mg і Mn, скутерудитів CoSb, які раціонально використовувати для генераторних модулів у рекуператорах з робочим діапазоном температур 30 – 500 °C. Проведено оцінки і дано порівняльний аналіз максимального ККД модулів з цих матеріалів із вітками з однорідних, функціонально-градієнтних, секційних і каскадних структур. Оптимізація і розрахунок ККД виконані комп'ютерними методами на основі теорії оптимального управління. Результати розрахунків підтверджені прикладом експериментальних досліджень характеристик двокаскадних модулів, виготовлених з матеріалів на основі BiTe, PbTe і TAGS.