A numerical study on the performance of a converging thermoelectric generator system used for waste heat recovery

热电发电机 多物理 热电效应 热交换器 质量流量 机械工程 余热回收装置 传热 余热 材料科学 机械 工程类 核工程 热力学 有限元法 物理 结构工程
作者
Ding Luo,Ruochen Wang,Wei Yu,Weilin Zhou
出处
期刊:Applied Energy [Elsevier BV]
卷期号:270: 115181-115181 被引量:87
标识
DOI:10.1016/j.apenergy.2020.115181
摘要

Structure-based optimization is an effective approach to improve the performance of thermoelectric generators. Aiming to increase the heat transfer and hot side temperature of the heat exchanger, a converging heat exchanger design is developed in this study. Furthermore, a multiphysics fluid-thermoelectric coupled field numerical model is proposed, which is used to perform comprehensive numerical simulations to evaluate the behaviour of the thermoelectric generator system. The results indicate that the converging thermoelectric generator system generates a higher output power, induces a lower backpressure power loss, and has a more uniform temperature distribution than the conventional structure. The output power of the converging thermoelectric generator system is approximately 5.9% higher than that of the conventional system at an air temperature of 550 K and an air mass flow rate of 60 g/s. Moreover, the power increment provided by the converging design increases with increasing air temperature and decreasing air mass flow rate. The maximum deviation in the output power between the numerical and experimental results is 2.4%, which validates the performance of the multiphysics fluid-thermoelectric coupled field numerical model. This work provides new insights for numerical investigations of thermoelectric generator systems and presents a novel concept for optimizing the exhaust gas channel of a heat exchanger.
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