Побољшање густине снаге ТЕГ кроз интегрисану структуру топлотних цеви
ТЕГ уређај са интегрисаним топлотним цевима побољшава перформансе преноса топлоте између извора хладноће/топлоте и термоелектричних модула. Истраживачи су увели структуре топлотних цеви у традиционалне сложене дизајне, користећи високу топлотну проводљивост топлотних цеви за промену смера преноса топлоте, чинећи смер слагања у складу са смером топлотног тока, што помаже да се интегрише више термоелектричних модула у ограниченом простору. Кроз експерименте на клупи, под топлотним током од 650 К и 50 мс-1, ТЕГ уређај може да генерише излазну снагу од 848,37 В и ултрависоку густину снаге система од 48,22 ВЛ-1, постижући значајно побољшање густине снаге. У међувремену, може се проширити на различите сценарије примене променом структуре слагања.
ТЕГ структура представља хексагоналну конфигурацију као целину, састављена слагањем врућих завршних плоча, хладних завршних плоча и термоелектричних модула између њих. Свака плоча са врућим крајем је опремљена са 12 топлотних цеви које су распоређене у степенастом поретку између различитих слојева како би се обезбедио учинак преноса топлоте између топлотних цеви и високотемпературног издувног гаса; Свака хладна завршна плоча је опремљена са 12 топлотних цеви хладног краја, које преносе топлоту на дефекте у хексагоналној конфигурацији за хлађење и побољшавају искоришћеност простора.
ТЕГ инжењерске апликације морају истовремено да испуне два захтева: генерисање довољне излазне снаге у ограниченом простору и избегавање превеликог повратног притиска издувних гасова. Аутор је користио комбинацију модела ЦФД и термоелектричне спреге да спроведе симулације коначних елемената о термодинамичким и производним перформансама ТЕГ-а интегрисаног са топлотним цевима. Истраживања су показала да термоелектрични генератор може да направи довољно високу температурну разлику на оба краја термоелектричног модула уз обезбеђивање малог повратног притиска издувних гасова, са излазном снагом једног модула од 3,89 В.
Истраживачи су прво интегрисали топлотну цев са равном плочом топлог/хладног краја како би формирали топлу/хладну крајњу јединицу; Затим, почевши од првог слоја вруће равне плоче са издувним улазом, врши се монтажа слој по слој и на крају се производи комплетан прототип са 240 термоелектричних модула. Током процеса монтаже различитих компоненти, термичка маст се наноси на контактни интерфејс како би се елиминисале празнине. ТЕГ уређај произведен овом методом може да подеси слојеве за слагање према различитим сценаријима примене да би произвео довољну излазну снагу и има широк спектар применљивости.
Ако се користе термоелектрични материјали виших перформанси и термоелектрични модули са вишим радним температурама, ТЕГ уређај ће моћи да издржи већи пренос топлоте, чиме се постиже већа излазна снага и густина снаге.
