بهینه سازی ترموالکتریک با کامسول comsol
بهینه سازی ترموالکتریک با کامسول comsol اثرات Thermoelectric که در اوایل دهه 1800 کشف شد، رابطه بین تفاوت دما و الکتریسیته را توصیف می کند. ابتدا اثر Seebeck مشاهده شد: در سال 1821، فیزیکدان آلمانی توماس یوهان Seebeck دریافت که هنگامی که یک مدار را با به هم پیوستن دو فلز مختلف تشکیل می دهد، گرم کردن یک اتصال برق تولید می کند. او بعداً متوجه شد که فقط نگه داشتن یک اتصال در دست، اختلاف دما کافی برای تولید جریان ایجاد می کند.
حدود 13 سال بعد، ژان پلتیه، ساعت ساز و فیزیکدان فرانسوی که با الکترودینامیک آزمایش کرد، متوجه شد که الکتریسیته نیز به تفاوت دما منجر می شود. یعنی اثر پلتیه. پلتیه با تکیه بر کار سیبک دریافت که با تغییر جهت جریان، میتواند گرمایش یا سرمایش را در محل اتصال دو هادی که در دو نقطه به هم وصل شدهاند، با انتقال حرارت از یک نقطه به نقطه دیگر، به دست آورد.
آموزش کامسول دستگاه های سرمایش و گرمایش از طریق ترموالکتریک
دستگاههای ترموالکتریک، که به اثرات پلتیر و سیبک متکی هستند، برای طیف گستردهای از کاربردهای سرمایش و گرمایش، از جمله:
تبرید
خنک کننده لیزری
سرما درمانی
برق رسانی به ماهواره ها
کنترل آب و هوا در ساختمان ها
گرمایش و سرمایش صندلی ماشین بعد از یک روز دلپذیر در ساحل، در ماشین خود را باز می کنید. داخل وسیله نقلیه گرم است، اما چیزی نیست که تهویه مطبوع آن را برطرف کند. سپس شما بنشینید. صندلی داغ میسوزد و باعث میشود سوار شدن به خانه ناراحتکننده باشد. خوشبختانه، راهی برای جلوگیری از این سناریو وجود دارد: مهندسان میتوانند از دستگاههای ترموالکتریکی استفاده کنند که از اثرات Seebeck و Peltier برای کنترل دمای صندلیهای خودرو (در میان سایر کاربردها) استفاده میکنند. یکی از اجزای مهم طراحیهای کولر و بخاری ترموالکتریک، پایه ترموالکتریک است. دو تا از این پایهها میتوانند یک ترموکوپل را تشکیل دهند که به دستگاه کمک میکند تا کنترل دقیقتری دما را از طریق اثر Seebeck ارائه دهد. در این نوع تنظیم، هر پایه (رسانا) از مواد نیمه هادی متفاوتی تشکیل شده است – یکی از نوع p و دیگری از نوع n – و پایه ها در یک اتصال به هم متصل می شوند. طراحی یک پایه ترموالکتریک و مشاهده پلتیر و سیبک اثرات توجه داشته باشید که در حالی که مدل معیار زیر فقط اثر پلتیه را در نظر میگیرد، همانطور که در این آموزش ژنراتور ترموالکتریک نشان داده شده است، میتوان اثر Seebeck را شبیهسازی کرد. مدلسازی دستگاههای ترموالکتریک در نرمافزار
در این مثال، پایه ترموالکتریک 1 در 1 در 6 میلی متر است. همانطور که در زیر نشان داده شده است، قسمت میانی ساق از یک فلز تلورید بیسموت ساخته شده است که توسط دو الکترود مسی به ضخامت 0.1 متر پوشانده شده است. برای آموزش comsol اقدام کنید.
در حالی که خواص مواد برای پایه در کتابخانه مواد ترموالکتریک در ماژول انتقال حرارت موجود است، این مدل ویژگیهای بیسموت تلورید را از دادههای تجربی (مرجع 1 در مستندات مدل) میگیرد تا نتایج قابل تأیید باشند. از همین داده های تجربی برای تعریف ضریب Seebeck برای مس نیز استفاده می شود.
آموزش نرم افزار کامسول بهینه سازی ترموالکتریک با کامسول comsol
در مورد تنظیم دما، الکترود مسی بالا و سطوح جانبی عایق حرارتی هستند، در حالی که سطح پایین در دمای 0 درجه سانتیگراد ثابت نگه داشته می شود. علاوه بر این، الکترود پایین با ولتاژ 0 ولت به زمین متصل می شود. کل جریان ورودی از الکترود بالایی 0.7 آمپر است.
ارزیابی نتایج شبیه سازی
اولین نتیجه اثر خنک کننده (یعنی اثر پلتیه) ناشی از جریان در گردش در دستگاه ترموالکتریک را نشان می دهد. در زیر می بینید که وقتی جریان به ماده بیسموت می رسد، دمای سطح پایه به طور پیوسته از الکترود بالایی کاهش می یابد. این میدان دما با نتایج تایید شده تحقیقات منتشر شده قابل مقایسه است. بهینه سازی الکترومغناطیسی با کامسول comsol را بخوانید.
در نهایت، شما می توانید پتانسیل الکترود را در پا ببینید. به دلیل نحوه تنظیم چگالی جریان درونی بر روی مرز، الکترود سطح بالا به پتانسیل الکتریکی تقریباً 49.1 میلی ولت می رسد. این مقدار با داده های مرجع به خوبی همبستگی دارد. نتایج مدل پایه ترموالکتریک با داده های تجربی و نتایج شبیه سازی که در ادبیات منتشر شده است مطابقت خوبی دارد و توانایی نرم افزار را برای مدل سازی دقیق دستگاه های ترموالکتریک نشان می دهد.
