Üç ayrık ölçüme dayalı parabol algoritması ile termoelektrik modülün Imax, Vmax ve Emax parametrelerinin belirlenmesi

Termoelektrik (TE) modüllerin performansının belirlenmesi amacıyla çeşitli metotlar geliştirilmiştir. Bunlardan biri de Ahıska vd. tarafından geliştirilen sıcaklık, akım ve gerilim gibi kolaylıkla ölçülebilir parametreleri temel alan metottur. Bu metoda göre; TE modülün ısıl ve elektriksel performansını belirlemek için öncelikle Imax, Vmax ve Emax parametrelerinin belirlenmesi gerekmektedir. Klasik olarak TE modülün bu parametrelerini belirlemek için çok sayıda ölçüm yapılması gerekmektedir ve ayrıca her ölçümde ısıl dengenin sağlanması beklendiğinden bu yöntem aşırı zaman almaktadır. Bu çalışmada; TE modül ve sistemlerin Imax, Vmax ve Emax parametrelerinin daha hızlı bir şekilde belirlenmesi için üç ayrık ölçüm ve parabol hesaplarına dayanan yeni bir algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen yeni parabol algoritması, önceden geliştirilmiş olan Termoelektrik Performans Analiz Sistemi (TEPAS)'ne uyarlanmıştır. Yeni parabol algoritmasını temel alan test sisteminin performansının belirlenmesi amacıyla, Melcor CP1.4-127-10 model TE modül kullanılarak deneysel çalışmalar yapılmıştır. Geliştirilen yeni parabol algoritması yöntemi ile elde edilen parametrelerin klasik yönteme göre bağıl hata payları ??maxiçin %0,3, Imax için %1, Vmax için %0,8 ve Emax için %2,9 olarak bulunmuştur. Sonuç olarak; TE modül ve sistemlerin Idoğru olarak elde edilebileceği anlaşılmıştır.

Determination of the parameters Imax, Vmax and Emax of thermoelectric module using parabola algorithm based on three discrete measurements

Different methods have been developed for determining the performances of thermoelectric (TE) modules. One of them is a method, developed by Ahıska et al., based on certain parameters measured easily such as temperature, current and voltage. According to this method, in order to determine the performance of a thermal and electrical of TE module, firstly it is necessary to determine the parameters Imax, Vmax and Emax. For this purpose, a large number of measurements are used in the determination of the parameters of TE module conventionally. Therefore, this procedure requires extensive time to obtain the expected thermal stability. In this study, a new algorithm is developed based on parabola calculations in order to determine the parameters Imax, Vmax and Emax of TE modules and systems by less measurement in shorter time. The new parabolic algorithm was adapted to thermoelectric performance analysis system (TEPAS) that was developed previously. In order to determine the performance of the test system based on the new parabolic algorithm, experimental studies were made using Melcor CP1.4-127-10 model. Relative error rates of obtained parameters using new parabola algorithm with respect to classical method are ??max to 0.3%, Imaxto 1%, Vof TE module can be obtained correctly and in a shorter time using this new method based on parabola algorithm.

PDF

___

1. Harman T.C., Special techniques for measurement of thermoelectric properties, Journal of Applied Physics, 29, 1373-1382, 1958.
2. Goldsmid H.J., A simple technique for determining the seebeck coefficient of thermoelectric materials, Journal of Physics E: Scientific Instruments, 19 (11), 921-923,1986.
3. Buist R.J., Methodology for testing thermoelectric materials and devices, CRC handbook of thermoelectrics, Chapter 18, Editor: Rowe, D.M., CRC Press. Inc., Florida, A.B.D, 189-209, 1995.
4. Min G., Rowe D.M., A novel principle allowing rapid and accurate measurement of a dimensionless thermoelectric figure of merit, Measurement Science and Technology, 12 (8), 1261-1262, 2001.
5. Cheng F., Hong Y., Zhong W., Zhu C., Performance prediction and test of a Bi2Te3-based thermoelectric module for waste heat recovery, Journal of Thermal Analysis & Calorimetry, 118 (3), 1781-1788, 2014.
6. Shen Z.G., Wu S.Y., Xiao L., Theoretical analysis on the performance of annular thermoelectric couple, Energy Conversion and Management, 89, 244-250, 2015.
7. Shen L., Chen H., Xiao F., Wang S., The practical performance forecast and analysis of thermoelectric module from macro to micro, Energy Conversion and Management, 100, 23-29, 2015.
8. Ahiska R., Ahiska K., New method for investigation of parameters of real thermoelectric modules, Energy Conversion and Management, 51, 338-383, 2010.
9. Ahiska R., Ahiska G., Ahiska K., Analysis of a new method for measurement of parameters of real thermoelectric module employed in medical cooler for renal hypothermia, Instrumentation Science & Technology, 37, 102-125, 2009.
10. Marsden J., Weinstein A., Calculus Unlimited, Benjamin/Cummings, California, USA, 10-12, 1981.
11. Anton H., Rorres C., Elementary Linear Algebra Applications: Applications Version, 11th Edition, Wiley Global Education, New York, USA, 2013.
12. Ahıska R., Dişlitaş S., Computer controlled test system for measuring the parameters of the real thermoelectric module, Energy Conversion and Management, 52, 27- 36, 2011.
13. Melcor Corporation. CP series TECs: CP1.4-127-10 thermoelectric cooler datasheet. http://akizukidenshi.com/download/ds/melcore/cp.pdf. Access Date October 12, 2016.