多晶熱電材料Seebeck系數(shù)的晶粒尺寸效應(yīng)研究及分段熱電偶優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、熱電器件以其無(wú)污染、無(wú)噪聲、無(wú)磨損、體積小、安全可靠性高、熱-電轉(zhuǎn)化速度快和輸出功率范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，深受廣大學(xué)者的關(guān)注。其中，對(duì)熱電器件具有重要影響的因素主要包括：熱電材料的優(yōu)值系數(shù)(與Seebeck系數(shù)、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率相關(guān))、器件幾何結(jié)構(gòu)、器件的制造工藝和熱電器件冷熱端的散熱形式。那么對(duì)以上因素的研究就成了發(fā)展熱電器件的重要問(wèn)題。本文采用Boltzmann輸運(yùn)理論和商業(yè)有限元軟件ANSYS對(duì)多晶塊材熱電材料的Seebeck系數(shù)的晶粒尺寸

2、效應(yīng)和熱電器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)作了部分研究，得到了一些有意義的結(jié)果。
　　 首先，針對(duì)多晶塊材熟電材料Seebeck系數(shù)的尺寸效應(yīng)，從材料的微結(jié)構(gòu)角度考慮電子的晶界散射，通過(guò)求解電子的輸運(yùn)方程，建立了多晶塊材熱電材料的Seebeck系數(shù)尺寸效應(yīng)的理論預(yù)測(cè)模型。進(jìn)而研究了多晶塊材熱電材料的Seebeck系數(shù)晶粒尺寸效應(yīng)，探討了透射率、溫度和平均自由程等對(duì)Seebeck系數(shù)的影響。結(jié)果表明，本文的理論模型能有效預(yù)測(cè)多晶塊材熱電材料的S

3、eebeck系數(shù)的晶粒尺寸效應(yīng)，且與相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性。透射率、溫度以及平均自由程等對(duì)Seebeck系數(shù)的晶粒尺寸效應(yīng)也存在明顯的影響。
　　 其次，針對(duì)熱電器件的轉(zhuǎn)化效率，利用ANSYS軟件從器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，考慮材料性能參數(shù)隨溫度的變化，建立了分段熱電偶的有限元模型。進(jìn)而分析了負(fù)載電阻、熱電偶支腿長(zhǎng)度、橫截面積、分段比例以及接觸電阻和接觸熱阻對(duì)于器件轉(zhuǎn)化效率的影響。
　　 總之，通過(guò)本文對(duì)于熱電材料See