多孔構造体熱電素子とJoule熱再生サイクルの学理

多孔结构热电元件理论与焦耳热再生循环

基本信息

批准号：
09750183
负责人：
多田茂
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では材料の素材そのものよりも,熱電素子の形状構成ならびに加熱・冷却のシステム的な観点から熱電変換方法を根本から見直し,熱伝導と電気移動の現象を分離し,上記の性能指数Zに代わる新しい指標を得て,熱電変換の高効率化,ならびに,高出力化に対し新しい研究指針を与えることを目的とする.本方法では熱電変換素子を通気性を持った多孔構造体とし,その構造体内部と端部それぞれに高温(低温)接合部と低温(高温)接合部を配置し,さらにその構造体の低温(高温)接合部を配置した両端部から、空気を交互に周期的に流す往復流動系により,素材の熱伝導率によらない対流伝熱によって急峻な温度勾配を実現させ,構造体内部の冷却(加熱)効率の増進を図る.本年度は多孔構造体熱電素子の往復流動系の解析モデルの開発を行い,多孔構造体熱電素子を用いた加熱器の性能を評価した.その際,解析で用いられる各種の物理パラメータは測定が困難な物が多いため,それらについては推奨値を用いて対処した.解析では空隙率往復流動の周期による影響等をシミュレートし,最適な多孔構造体熱電素子の仕様を決定した。その結果,素子厚さ2.5cm,空気流速0.35m/s,素子の空隙率0.5のときに最大の加熱性能を示し、性能指数、発熱量ともに従来のソリッド型熱電素子と比較して高い性能を有することが認められた.次年度はこれに引き続き,実際の機器の設計に入る.

这项研究旨在从热电元素的几何形状，加热和冷却而不是材料本身的角度回顾热电转换方法，以分离热传导和电动传输的现象，获得新的指标，以取代上述功绩Z的图形，并为热效率提供了新的研究指南，以提供热能效率的高效率。在这种方法中，热电转换元件是一种透气的多孔结构，高温（低温）和低温（高温）接头放在结构的内部和末端，再加上，将结构的低温（高温）关节的两端放置。一个往复式流动系统，可定期和周期性地流动空气，通过对流的传热不取决于材料的导热率，并提高结构内部的冷却（加热）效率来实现陡峭的温度梯度。今年，开发了多孔结构热电元件的往复流系统的分析模型，并评估了使用多孔结构热电元件的加热器的性能。在这种情况下，分析中使用的各种物理参数通常很难测量，因此使用建议的值解决了这些参数。该分析模拟了多孔结构往复流的周期的影响，并确定了最佳多孔结构热电元件的规格。结果，当设备厚2.5 cm时，观察到最大的加热性能，空气流速为0.35 m/s，设备孔隙率为0.5，并且绩效和热量产生量都比传统的固体热电学元素更高。明年，我们将继续介绍实际的设备设计。