طراحي و تحليل عملكرد يك مولد ترموالكتريك در سيستم دود خروجي يك كاميون در سيكل جاده اي

Design and analysis of a thermoelectric generator for a heavy-duty vehicle in real road test

ماشينهاي سنگين به تنهايي سهم بزرگي از مصرف سوختهاي فسيلي و انتشار گازهاي گلخانه اي در جهان را بر عهده دارند. درحاليكه بيش از دوسوم انرژي شيميايي سوخت را هدر مي دهند. از طرفي عمر بالا و سادگي ترموالكتريكها كه قادر به تبديل انرژي گرمايي به الكتريكي هستند باعث شده است كاربردهاي آن روز به روز افزايش يابد. در اين تحقيق يك مولد ترمو الكتريك براي ذخيره انرژي گازهاي خروجي اگزوز كاميون رنو ميدلام 195 طراحي شده است. دما و دبي گازهاي خروجي در شرايط واقعي جاده اي اندازه گيري و در داخل كابين ذخيره و پايش گرديد. براي بدست آوردن شرايط جاده اي، پارامترهاي ارتفاع و موقعيت جغرافيايي از طريق مكان ياب ماهواره اي اندازه گيري شده است. طراحي مولد ترموالكتريك بر پايه دو ماژول دما بالاي اسكوتريوديت و دما پايين بيسموت تلورايد صورت گرفته است. مدلسازي مولد در نرم افزار ساليدورك و شبيه سازي عددي آن توسط نرم افزار فلوئنت صورت گرفته است. معادلات ترموالكتريك مورد بررسي قرار گرفته و توان و بازده مولد بر اساس نتايج شبيه سازي بدست آمده از نرم افزار فلوئنت محاسبه شده است. توان هاي خالص بدست آمده در حالتهاي سربالايي، بزرگراهي و سرازيري به ترتيب 1511، 375 و 466 وات محاسبه شده است.

Heavy duty vehicles have a great share on fossil fuel consumption and greenhouse gases in the world, while they waste two third of chemical energy of fuel. On the other hand, simplicity and long life of thermoelectric generators (TEGs) are considered more and more to convert thermal energy to electrical one. In this paper a TEG designed in the exhaust system of Renault Midlum 195 Dxi Engine. The temperature and mass flowrate of exhaust gas was measured in a real road test. The height and location of vehicle was recorded by GPS system. The TEG based on two high temperature scoteruidit and low temperature bismuth modules was designed. After designing in SOLIDWORKS, simulation was done using FLUENT. Based on the simulation outputs the power and efficiency of TEG was calculated through thermoelectric fundamental equations. The output power is 1511W, 375W and 466W, in uphill, flat and downhill road respectively.