Thermal Analyse of Waste Heat Recovery of Exhaust Gas from Internal Combustion Engine Using Thermoelectric Modules

Yıl 2017, Cilt: 33 Sayı: 3, 1 - 12, 29.12.2017

Sibel Güneş Esra Hançer

Öz

Exhaust heat recovery is possible by using thermoelectric generator.
At the same time, it is needed to increase the power output of thermoelectric
generators. But the opera
ting temperature is required to regulate the operating
temperature since thermoelectric generators are temperature limited. Heat pipe
based heat exchangers are used obtain high heat transfer between a hot and a cold
source due to their very low resistance.
The operating temperature may be
controlled by using variable conductance heat pipe which is one of the special kind
of heat exchangers. By this way, reliable conditions may be provided for
thermoelectric generators.
The present study investigates theore
tically the merit of the aforementioned
approach. A thermal model of a thermoelectric generator with variable
conductance het pipe assist is proposed. Theoretical results obtained are
presented together with experimental results exist in literatur to valid
ate the
model. It was found that indeed the heat pipe heat exchanger enables the
thermoelectric generator to operate at a constant, optimal temperature in a
passive and safe way and with a minimal overall thermal resistance. Furthermore,
the use of variabl
e conductance heat pipes was found to prevent thermal dilution
under low loads by effectively reducing the active module area and not by
deprecating the temperature level of the whole generator.

Anahtar Kelimeler

Energy rec overy, Heat pipe, Thermoelectric generator, Internal combustion engine

Termoelektrik Modül Kullanarak İçten Yanmalı Bir Otomobilin Egzozundan Atılan Isıdan Enerji Geri Kazanımının Termal Analizi

Öz

Termoelektrik jeneratör kullanılarak egzoz gazındak
i enerjinin geri kazanımı
mümkündür. Termoelektrik jeneratörlerinin çıkış gücünün artırılmasına ihtiyaç
duyulmaktadır fakat çalışma sıcaklıklarının kısıtlı olmasından dolayı ani sıcaklık
değişimlerine karşı çalışma sıcaklıklarının dengelenmesine ihtiyaç va
rdır. Isı
borulu eşanjörler, düşük termal dirence sahip olduklarından dolayı sıcak ve soğuk
kaynaklar arasında yüksek ısı transferi için kullanılırlar. Isı borusunun
öz
el bir
çeşidi olan değişken iletkenlikli ısı borusu kullanılarak çalışma sıcaklığı kontr
ol
altında tutulabilir ve termoelektrik jeneratörler için güvenli bir çalışma ortamı
sağlanabilir.
Bu çalışma, yukarıda bahsi geçen yaklaşımın değerini teorik olarak
araştırmaktadır. Değişken iletkenlikli ısı borusu kullanılarak tasarlanan
termoelektrik j
eneratörün termal ve elektrik modeline ç
öz
üm sunulmuştur.
Yapılan teorik çalışmanın sonuçları ise doğruluğu kanıtlamak açısından
literatürdeki başka bir deneysel çalışma sonuçları ile kıyaslanmıştır. Yapılan
çalışma sonucunda, ısı borulu ısı eşanjörü termo
elektrik jeneratörün minimum
eşdeğer termal dirençle, pasif ve güvenli bir şekilde sabit, optimum bir sıcaklık
değerinde çalışmasına olanak sağladığı tespit edilmiştir. Ayrıca, değişken
iletkenlikli ısı borusunun kullanımının kısmi yük altında aktif modüll
erin sıcaklık
seviyesini fazla etkilemeden aktif modül alanını etkin bir şekilde azalttığı tespit
edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Enerji geri kazanımı, Isı borusu, Termoelektrik jeneratör, İçten yanmalı motor

Kaynakça

• ERU