Розробка перетворювача енергії на базі термоелектричного генератора

Ковальчин, Максим Васильович; Kovalchyn, Maksym

Please use this identifier to cite or link to this item: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39396

Title:	Розробка перетворювача енергії на базі термоелектричного генератора
Other Titles:	Development of an energy converter based on a thermoelectric generator
Authors:	Ковальчин, Максим Васильович Kovalchyn, Maksym
Bibliographic description (Ukraine):	Ковальчин М.В. Розробка перетворювача енергії на базі термоелектричного генератора: кваліфікаційна робота магістра за спеціальністю „141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка“ / М. В. Ковальчин. — Тернопіль: ТНТУ, 2022. — 67 с.
Issue Date:	Des-2022
Date of entry:	20-Des-2022
Publisher:	Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Country (code):	UA
Place of the edition/event:	Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя
Supervisor:	Куземко, Наталя Анатоліївна Kuzemko, Nataliia
UDC:	621.3
Keywords:	141 електроенергетика, електротехніка та електромеханіка термоелектричний генератор електрична енергія теплова енергія ККД thermoelectric generator electric energy thermal energy efficiency
Number of pages:	67
Abstract:	Виробництво електроенергії є важливим питанням для нашого суспільства. Важливою темою є також утилізація відпрацьованого тепла. Саме в цьому контексті термоелектричні генератори в даний час набувають все більшого поширення. У роботі проаналізовано базові принципи роботи термоелектричного генератора та його будову. Розкрито основні сфери застосування термоелектричних генераторів та можливих джерел скидної теплової енергії. Представлено конструкцію термоелектричного генератора проточного типу. Проведено дослідження процесів у термоелектричному генераторі проточного типу та виконано розрахунок його параметрів в тому числі у ККД. Сформульовано висновки про можливість використання результатів розрахунків. Electricity production is an important issue for our society. Waste heat utilization is also an important topic. It is in this context that thermoelectric generators are now becoming increasingly common. The paper analyzes the basic principles of the thermoelectric generator and its structure. The main areas of application of thermoelectric generators and possible sources of waste heat energy are revealed. The design of a flow-type thermoelectric generator is presented. The study of processes in a flow-type thermoelectric generator and the calculation of its parameters, including efficiency, is carried out. Conclusions about the possibility of using the results of calculations are formulated.
Description:	У роботі, на основі критичного огляду літературних джерел, розглянуто прикладні аспекти термоелектричного перетворення енергії, вказано переваги існуючих ТЕГ. Розглянуто основні тенденції розвитку термоелектричного приладобудування, рівень промислового виробництва термоелектричних перетворювачів енергії та приладів на їх основі, проблеми, що обмежують практичне використання термоелектричної техніки. Розглянуто безпосередньо конструкції термоелектричних перетворювачів та ТЕГ. Особливу увагу приділено можливостям підвищення енергетичної ефективності ТЕГ. Вивчено їх конструктивні варіанти та застосування у техніці. Запропонована конструкція ТЕГ проточного типу, що характеризується наявністю теплообмінних апаратів з холодними і гарячими теплоносіями, які протікають в них, що контактують зі спаями термоелементів. При моделюванні ТЕГ визначено його вихідні електричні параметри, зокрема значення ЕРС, що генерується, а також коефіцієнт корисної дії. Моделювання генератора зроблено у два етапи. Першим етапом став розрахунок рідинних теплообмінних апаратів, в яких протікають холодний і гарячий теплоносії та визначення їх усередненої температури. Далі проводився розрахунок електричних параметрів ТЕГ.
Content:	ВСТУП 1 АНАЛІТИЧНИЙ РОЗДІЛ 9 1.1 Короткий огляд розвитку термоелектричної техніки 9 1.2 Базові принципи роботи термоелектричного генератора 10 1.3 Будова термоелектричного генератора 11 1.4 Коротка характеристика термоелектричних модулів 13 1.5 Методи дослідження термоелектричних перетворювачів енергії та пристроїв на їх основі 16 1.6 Висновки до розділу 18 2 ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСЬКИЙ РОЗДІЛ 19 2.1 Елементи конструкції термоелектричних перетворювачів 19 2.2 Дослідження особливостей та сфер застосування термоелектричних генераторів 24 2.2.1 Космічна сфера 24 2.2.2 Прилади електроживлення у віддалених районах 24 2.2.3 Природний газ та біомаса 26 2.2.4 Людське тіло 27 2.2.5 Утилізація скидного тепла транспортних систем 29 2.3 Аналіз принципу роботи термоелектричного генератора проточного типу 30 2.4 Розробка конструкції термоелектричного генератора проточного типу з поздовжніми ребрами 32 2.5 Розробка конструкції термоелектричного генератора проточного типу з поперечними ребрами 34 2.6 Розробка конструкції термоелектричного генератора проточного типу з поперечними ребрами, виконаними сегментарно 36 2.7 Висновки до розділу 37 2.4 Висновки до розділу 3 РОЗРАХУНКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИЙ РОЗДІЛ 39 3.1 Розрахунок теплообмінника термоелектричного генератора 39 3.1.1 Особливості розрахунку 39 3.1.2 Теплотехнічний розрахунок теплообмінника 39 3.1.3 Гідравлічний розрахунок теплообмінника 46 3.2 Розрахунок генератора електричної енергії 50 3.3 Висновок до розділу 56 4 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 57 4.1 Особливості електротравматизму, електричний струм як чинник небезпеки 57 4.2 Можливість виникнення статичної електрики та заходи боротьби з нею 58 4.3 Планування заходів цивільного захисту 61 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 64 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 65
URI:	http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/39396
Copyright owner:	© Ковальчин М.В., 2022
References (Ukraine):	1. Ковальчин М.В. Галузі застосування термоелектричних генераторів // М.В. Ковальчин, В.П.Коваль / Актуальні задачі сучасних технологій : зб. тез доповідей ХІ міжнар. наук.-практ. конф. Молодих учених та студентів, (Тернопіль, 7–8 груд. 2022.) / М-во освіти і науки України, Терн. націон.техн. ун-т ім. І. Пулюя [та ін.]. – Тернопіль: 2022. – C. 69. 2. Коваль В. П. Енергетична ефективність систем позиціонування плоских сонячних панелей / В. П. Коваль, Р. Р. Івасечко, К. М. Козак // Энергосбережение. Энергетика. Энергоаудит. - 2015. - № 3. - С. 2-10. 3. Measuring device for photovoltaic modules electrical characteristics testing / Vadym Koval, Bogdan Orobchuk, Nataliia Kuzemko, Gao Lijin // ICAAEIT 2021, 15-17 December 2021. — Tern. : TNTU, Zhytomyr «Publishing house „Book Druk―» LLC, 2021. — P. 14–19. 4. Коваль В. П. Підвищення ефективності використання вітрового потоку у вітрових енергоустановках / В. П. Коваль // Матеріали Міжнародної науково технічної конференції „Фундаментальні та прикладні проблеми сучасних технологій― до 60-річчя з дня заснування Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя та 175-річчя з дня народження Івана Пулюя, 14-15 травня 2020 року. — Т. : ТНТУ, 2020. — С. 204. 5. Saini A., Kumar R., Kumar R. Introduction and brief history of thermoelectric materials //Thermoelectricity and Advanced Thermoelectric Materials. – Woodhead Publishing, 2021. – С. 1-19. 6. Toshima N. Recent progress of organic and hybrid thermoelectric materials //Synthetic Metals. – 2017. – Т. 225. – С. 3-21. 7. Kumar R., Singh R. (ed.). Thermoelectricity and Advanced Thermoelectric Materials. – Woodhead Publishing, 2021. 8. Adalid V. A Review on Thermoelectric Devices //Journal of Undergraduate Research. – 2016. – Т. 9. – С. 57-60. 9. Ismail B. I., Ahmed W. H. Thermoelectric power generation using waste heat energy as an alternative green technology //Recent Patents on Electrical & Electronic Engineering (Formerly Recent Patents on Electrical Engineering). – 2009. – Т. 2. – №. 1. – С. 27-39. 10. Cheng F. Calculation methods for thermoelectric generator performance //Thermoelectrics for Power Generation-A Look at Trends in the Technology. – 2016. – С. 481-506. 11. Seifert W., Ueltzen M., Müller E. One‐dimensional modelling of thermoelectric cooling //physica status solidi (a). – 2002. – Т. 194. – №. 1. – С. 277- 290. 12. Cataldo, R. Spacecraft Power System Considerations for the Far Reaches of the Solar System. In Outer Solar System; Springer Science and Business Media LLC: Cham, Switzerland, 2018; pp. 767–790. 13. Arctic Submarine Lab History.: https://web.archive.org/web /20130218182628/http://www.csp.navy.mil/asl/Timeline.htm 14. Bonin, R.; Boero, D.; Chiaberge, M.; Tonoli, A. Design and characterization of small thermoelectric generators for environmental monitoring devices. Energy Convers. Manag. 2013, 73, 340–349. 15. BioLite-ROW, BioLite Outdoor & Off-Grid Energy\|Rest-Of-World, BioLite-ROW. https://row.bioliteenergy.com// 16. Kishi, M.; Nemoto, H.; Hamao, T.; Yamamoto, M.; Sudou, S.; Mandai, M.; Yamamoto, S. Micro thermoelectric modules and their application to wristwatches as an energy source. In Proceedings of the Eighteenth International Conference on Thermoelectrics. Proceedings, ICT’99 (Cat. No.99TH8407), Baltimore, MD, USA, 29 August–2 September 1999; Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE): Piscataway, NJ, USA, 2003; pp. 301–307/ 17. Bhatnagar, V.; Owende, P. Energy harvesting for assistive and mobile applications. Energy Sci. Eng. 2015, 3, 153–173/ 18. Birkholt, U. Conversion of Waste Exhaust Heat in Automobiles Using FeSi_2 Thermoelements. In Proceedings of the 7th International Conference on Thermoelectric Energy Conversion, Arlington, TX, USA, 16–18 March 1988 19. Magnetto, D. HeatReCar: First light commercial vehicle equipped with a TEG. In Proceedings of the 3rd International Conference Thermal Management for EV/HEV, Darmstadt, Germany, 23–26 June 2013 20. Гандзюк, М. П. Основи охорони праці [Текст] : підручник / М. П. Гандзюк, Є. П. Желібо, М. О. Халімовський ; за ред. М. П. Гандзюка ; МОН України. – 4-е видання. – К. : Каравела, 2008. – 384 с. 21. Березуцький В.В. Безпека життєдіяльності: Навчальний посібник / В.В. Березуцький, Л.А.Васьковець Л.А., Н.П.Вершиніна та ін.; За ред. проф. В. В. Березуцького. –X.: Факт, 2005. – 384 с.
Content type:	Master Thesis
Appears in Collections:	141 — електроенергетика, електротехніка та електромеханіка

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Ковальчин_Avtorska.doc	Авторська довідка_Ковальчин М.В.	80 kB	Microsoft Word	View/Open
Ковальчин КРМ.pdf	Кваліфікаційна робота магістра_Ковальчин М.В.	1,14 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record

Admin Tools