TEGS-1000型發(fā)電/制冷雙模式熱電轉(zhuǎn)換效率測量

關(guān)鍵詞：熱電轉(zhuǎn)換效率,熱電器件，熱電模塊

        近年來，對可再生能源技術(shù)的需求越來越大，可替代化石資源的優(yōu)化也達到了上限。熱電技術(shù)提供了將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能的途徑，是一種利用工業(yè)過程、車輛排氣系統(tǒng)甚至來自人體熱量中尚未消耗的廢熱的發(fā)電方法。

TEGS-1000發(fā)電/制冷雙模式熱電轉(zhuǎn)換效率測量是一種用于熱電器件（TEGs）溫度相關(guān)轉(zhuǎn)換效率評估的測量系統(tǒng)。該模塊位于熱板和冷板之間，其中熱板連接到可調(diào)節(jié)加熱器，冷板連接到恒溫控制的液冷散熱器。通過集成的電機自動調(diào)節(jié)接觸壓力（根據(jù)溫度調(diào)整壓力穩(wěn)定性）。

通過設(shè)置不同的溫度來對熱電裝置施加溫度梯度，并測量通過參考試塊計量棒而進入TEG的熱流。在不同的點對產(chǎn)生的電壓和電流進行掃描，得到I-V曲線，或可觀測到在動態(tài)負載下運行的TEG。利用擾動和觀測法來計算效率和跟蹤最大功率點。是目前高校研究和檢測的重要設(shè)備.

一、應(yīng)用方向：

1、熱電模塊的性能測試

2、評估熱電材料的最大熱電轉(zhuǎn)換效率

3、在負載及熱循環(huán)條件下測試熱電模塊的預期壽命

（一）標準與參考方法

發(fā)電模式：可參考 ASTM E1530（熱電材料電性能測試標準）和 JEDEC JESD51（電子器件熱測試標準）。

制冷模式：參考 ISO 11551（熱泵和制冷機性能測試標準），或行業(yè)內(nèi)常用的量熱計法（如美國 ASHRAE 32 標準）。

· 原理：當熱電材料兩端存在溫差（ΔT = T? - T?）時，會產(chǎn)生電動勢（塞貝克電壓），實現(xiàn)熱能到電能的轉(zhuǎn)換。

· 效率指標：

o 能量轉(zhuǎn)換效率（η）：輸出電能與輸入熱能的比值，公式為：η=QinPout=Q˙hIV
其中，Pout為輸出電功率（I為電流，V為電壓），Q˙h為熱端輸入熱功率。

o 熱電優(yōu)值（ZT）：衡量材料性能的關(guān)鍵參數(shù)，ZT=κρS2T，其中S為塞貝克系數(shù)，T為絕對溫度，κ為熱導率，ρ為電導率。

2. 制冷模式（帕爾貼效應(yīng)）

· 原理：當電流通過熱電材料時，一端吸熱（冷端）、另一端放熱（熱端），實現(xiàn)制冷效果。

· 效率指標：

o 制冷系數(shù)（COP）：制冷量與輸入電能的比值，公式為：COP=PinQc=IVQ˙c
其中，Q˙c為冷端制冷量，Pin為輸入電功率。

一、

1. 能源研究：在能源研究領(lǐng)域，小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于研究不同材料和結(jié)構(gòu)在高溫下的熱電性能，為開發(fā)新型熱電材料和優(yōu)化現(xiàn)有材料提供了有力的測量手段。

2. 工業(yè)生產(chǎn)：在工業(yè)生產(chǎn)中，熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)被廣泛應(yīng)用于余熱回收再利用領(lǐng)域。而小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)可以為工業(yè)生產(chǎn)過程中的余熱回收提供精確的能量計量和監(jiān)測，對于提高工業(yè)生產(chǎn)效率和能源利用效率具有重要意義。

3. 環(huán)保與節(jié)能：在環(huán)保與節(jié)能領(lǐng)域，小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)可以為各種廢熱回收項目提供準確的能量計量和監(jiān)測。例如，在垃圾焚燒發(fā)電項目中，小型熱電轉(zhuǎn)換效率測量系統(tǒng)可以用來監(jiān)測發(fā)電效率和能量回收情況，為實現(xiàn)環(huán)保和節(jié)能目標提供數(shù)據(jù)支持。

4. 電熱轉(zhuǎn)換效率是指電能轉(zhuǎn)化為熱能的效率，是衡量加熱設(shè)備性能的重要指標之一。隨著能源利用率的提高和環(huán)保要求的日益嚴格，電熱轉(zhuǎn)換效率的檢測顯得尤為重要。

二、 

輸入功率測量：用于測量加熱設(shè)備的電能輸入，通常以瓦特（W）為單位。

· 輸出熱量測量：測量設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的熱量，通常以焦耳（J）或卡路里（cal）為單位。

· 熱損失測量：評估設(shè)備在電熱轉(zhuǎn)換過程中因熱輻射、對流和傳導等導致的熱量損失。

· 轉(zhuǎn)換效率計算：通過輸入功率和輸出熱量的比值計算電熱轉(zhuǎn)換效率，以百分比表示。

· 穩(wěn)定性測試：評估設(shè)備在長時間工作下的電熱轉(zhuǎn)換效率變化情況，確保其性能穩(wěn)定性。

· 環(huán)境影響測試：檢測設(shè)備在不同環(huán)境溫度和濕度條件下的轉(zhuǎn)換效率變化情況。

· 功率因數(shù)測試：測量設(shè)備的功率因數(shù)，以評估其電能利用的有效性。

一、主要技術(shù)參數(shù)：

1 適用器件：邊長 10-40 mm 的方形器件

2 熱源組件

2.1 最高測量溫度：900 ℃

2.2 最大加熱功率：1200 W

2.3 控制精度：±0.2 ℃

2.4 讀值分辨率：0.01 ℃

3 熱流計量單元

3.1 最大導熱性能：>=350 W/m.K

3.2 測量精度：<=0.5 %(>5 W/cm2)；<=1 %(<5 W/cm2)

3.3 冷端溫：5 ℃

4 電參數(shù)測量系統(tǒng)

4.1 電壓測量：DC0.0001-100 V；

精度：1-100 V(10uV)/<1 V(1 uV)

4.2 電流測量：DC/0.001-15 A；精度：±0.1 mA

4.3 最大器件功率：150 W

5 冷卻單元

5.1 最大制冷量：3000 W

5.2 溫度穩(wěn)定性：±1 ℃

5.3 冷卻源：1,5P 高精度水冷機

6 配備全自動壓力控制系統(tǒng)，壓力范圍：5-100 Kg，

控制精度±0.1 Kg

7 配置真空腔：最大真空度 5*10-1 Pa

8 測試控制軟件系統(tǒng)：有全自動測試功能，自動分析與描繪測量結(jié)果曲線