一种单级温差发电器结构的优化方法

技术特征：
1.一种单级温差发电器结构的优化方法，其特征在于：该优化方法利用傅里叶导热定律将传递热量q
k
的数学表达式改为：当热导率为常数，两表面温度为均匀恒定的均质平板时，左表面传入的热流的速率与从右边传出的相对，故得到式(5)：式中：q——为传递的热量；q——为热流的传递速。将其推广到n层复合平板，可以得到式(6)：对于单级温差发电器中的热电材料，热导率是随温度的变化而变化的，以
△
t为标准，将其平均的划分为n层的平板结构，得到其中，由公式可化简得到：当该热电臂的高度为h
n
时，根据公式(9)，可以得到温度为t
w
和t
w 1
这一层的平板，其高度的表达式为：单级温差发电器中的p型和n型热电臂皆为长方体，所以电阻的表达式为：式中：r——为导体的电阻；l——为导体的高度；a——为导体的横截面积；ρ——为导体的电阻率；σ——为导体的电导率；由此，联合公式(10)和公式(11)得到单级温差发电器中p型和n型热电臂的电阻值，其
表达式如式(12)所示：式中：r
p
，r
n
——分别为p型和n型热电臂的电阻值；h——为热电臂的高度；当
△
t无限趋近与零时，n将趋近与无穷，依据微积分的知识得到式(13)：将公式(13)代入输出效率计算公式即公式(1)：η——为温差发电器的输出效率；t
h
，t
c
——分别为温差teg的热端和冷端的温度；k——为teg的热导系数；r
l
，r
i
——分别为teg的外接电阻和内阻；α
pn
——为pn型热电臂的等效塞贝克系数；经过计算后得，当输出效率达到最大值时，p型和n型热电臂的横截面积计算公式为：h
n
——为n型热电臂的高度；h
p
——为p型热电臂的高度；a
p
，a
n
——分别为p型和n型热电臂的横截面积；κ
p
，κ
n
——分别为p型和n型热电臂的热导率；
ρ
p
，ρ
n
——分别为p型和n型热电臂的电阻率。2.根据权利要求1所述的一种单级温差发电器结构的优化方法，其特征在于：基于pn型热电臂所对应的优值系数z值计算表达式：

技术总结
本发明涉及一种单级温差发电器结构的优化方法，其利用傅里叶定律和微积分的计算原理，对单级温差发电器中PN型热电臂的横截面积计算方法进行了优化，即当输出效率达到最大值时，P型和N型热电臂的横截面积计算公式为：本发明优化时考虑了温度对热电材料性能的影响，提高了单级温差发电器结构设计的精度。差发电器结构设计的精度。差发电器结构设计的精度。


技术研发人员：曹文胜 徐建壮 王保霖 雷杰
受保护的技术使用者：集美大学
技术研发日：2022.08.01
技术公布日：2022/11/29