Improvement of Efficiency of a Waste Heat Thermoelectric Generator System Using a Evaporative Cooling Method

Abstract

A system for reducing heat from cold side of a thermoelectric (TE) power generator using evaporative cooling is proposed in this research work. TE generators were composed of five TE power modules with rectangular fin-heat sinks. The hot side heat sinks were installed in a hot gas duct. Effect of flow direction (counter and co-current flow) of the air was studied. The counter flow pattern showed the superior performance compared to the parallel flow pattern. A comparison between the TE generator with and without an evaporative cooling system was experimental studied. Experimental results indicated that evaporative cooling system could significantly increase the power output by 9.45 - 28.38 W and TE conversion efficiency by 2.24 – 4.17 % In conclusion, TE generators with evaporative cooling is a promising technology for waste heat recovery.

งานวิจัยนี้ศึกษาการผลิตไฟฟ้าด้วยเธอร์โมอิเล็กทริก โดยนำระบบการทำความเย็นแบบระเหยมาใช้ในการลดอุณหภูมิด้านเย็นของเธอร์โมอิเล็กทริก ระบบผลิตไฟฟ้าด้วยเธอร์โมอิเล็กทริก ประกอบด้วยเธอร์โมอิเล็กทริกจำนวน 5 โมดูล ติดตั้งกับครีบระบายความร้อน ด้านร้อนของเธอร์โมอิเล็กทริกติดตั้งอยู่ในปล่องความร้อนทิ้ง โดยศึกษาผลของการไหลของอากาศแบบไหลสวนทาง และแบบไหลขนาน พบว่ากรณีการไหลของอากาศแบบไหลสวนทางมีประสิทธิภาพมากกว่าการไหลอากาศแบบไหลขนาน และศึกษาเปรียบเทียบการผลิตกระแสไฟฟ้าโดยใช้ระบบการทำความเย็นแบบระเหย และแบบไม่ใช้ระบบทำความเย็นแบบระเหย พบว่าการใช้ระบบทำความเย็นแบบระเหยสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ 9.45 - 28.38 W และประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน 2.24 - 4.17% โดยสรุปการผลิตไฟฟ้าด้วยเธอร์โมอิเล็กทริกร่วมกับระบบการทำความเย็นแบบระเหยเป็นเทคโนโลยีที่สามารถนำความร้อนทิ้งกลับมาใช้ใหม่