Cálculo de la potencia de salida del generador termoeléctrico

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Esta pregunta está relacionada con mi pregunta anterior aquí

Estoy tratando de calcular la potencia de salida de un TEG específico, aquí están las especificaciones,

  • Voltaje de circuito abierto (Voc) = 5.29V
  • Actual (I) = 0.93A
  • Resistencia eléctrica (Re) = 3.85Ω
  • Seebeck (α) = 0.056V / k
  • Número de parejas PN (N) = 127N
  • Temperatura del aire (Tair) = 30 grados C
  • Temperatura máxima (Tmax) = 100 grados C
  • Conductancia térmica (k) = 0.35 W / k
  • Unión de resistencia al estuche (Rjc) = 2.45 k / W
  • Caso de resistencia a la fuente (Rcs) = 1 k / W
  • flujo de calor en el lado caliente (Qhot) = 53.1
  • Diferencia de temperatura (T) = 50 grados C

primero calculo el flujo de calor en el lado caliente,

Qhot = (Re / 2 × I ^ 2) - (α × I × Tmax) - (k × ∆T) = (3.85 / 2 × 0.93 * 0.93) - (0.056 × 0.93 × 100) - (0.35 × 50) = 20.39 grados C / W

Ahora encuentro el, Resistencia de superficie a aire

Rsa = ((Tmax-Tair) / Qhot) - Rjc - Rcs = ((100-30) /20.39) -2.45-1 = 0.0192 grados C / W

Ahora calculo el Rmodule,

Rmodule = Rcs + Rjc + Rsa = 2.45 + 1 + 0.0192 = 3.46 grados C / W

Ahora usando la fórmula para el poder,

P = (N * α ^ 2 * ∆T ^ 2) / (4 * Rmodule) = (127 0.0031 50 * 50) / (4 * 3.46) = 71.1 Watts

la potencia de salida calculada es 71.1 watss, creo que esto, ¿cómo puede producir 71 vatios a una diferencia de temperatura de 50 grados C? Donde estoy cometiendo un error.

    

4 respuestas

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Supongo que te refieres al mismo dispositivo o al que te vinculaste en tu otra pregunta.

¿Revisó la hoja de datos ? Justo en la página 2 tienen tablas y una tabla con todo tipo de figuras, incluyendo max. Potencia de salida en diferente delta-T.

A partir de eso, leí, por ejemplo, que en un delta-T de 140-50 ° C = 90 ° C se conducen aproximadamente 26W de calor a través del dispositivo, de los cuales aproximadamente 0.8W se pueden convertir en electricidad.

Ese orden de magnitud puede darte una pista sobre qué resultado esperar cuando intentas derivar alguna fórmula.

Dadas las cifras de la hoja de datos, el resto de los cálculos se vuelven bastante simples, si no tiene en cuenta las variaciones difíciles de predecir, por ejemplo, la resistencia térmica exacta de una capa de grasa térmica aplicada manualmente entre los componentes.

    
respondido por el JimmyB
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Un par de controles de cordura ...

Suponiendo que se trata de un generador de Calor a Electricidad (no de Electricidad a Calor):

¿por qué esperaría que la potencia de salida fuera mayor que la tensión de OC * actual?

Además, Rsa es un valor absurdamente bajo. Realice algunas lecturas de termodinámica y cálculos para el área de superficie real del disipador (o si es un disipador de calor comercial, use su valor nominal en K / W) luego trabaje hacia atrás para calcular una delta-T real para su flujo de calor (o alternativamente la Flujo de calor máximo para su delta-T permisible.

    
respondido por el Brian Drummond
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Si bien sabe que debe haber errores en su método, hay dos resultados que lo aclaran.

Potencia en = 5.29 V x 0.93 A ~ = 5 vatios pero salida calculada = 71 vatios.
Así que tienes un 'COP' de 71/5 = 14+.
Agradable si lo manejas.
 Pero, ay, no puedes.

La máxima eficiencia de conversión posible es la eficiencia de Carnot =
Delta-T / Thot
= 50 / (273 + 100C) ~ = 13.4%
En la práctica, obtendrás una cantidad sustancialmente más baja, muy por debajo del 50% de Carnot en los puntos delta-T típicos.

    
respondido por el Russell McMahon
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Usaste V y I de TEG, compra fórmulas de TEC usadas.

La eficiencia inversa (como en TEG) es muy inferior en comparación con TEC.

Las fórmulas se modifican para TEG.

    
respondido por el Vivek

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