مطالعه تاثير چيدمان هيت سينك ها و الگوي جريان هواي عبوري از روي فين ها بر عملكرد حرارتي سامانه هواساز ترموالكتريك

Study on the effect of heat sinks layout and air flow pattern through the fins on thermal performance of thermoelectric air-handling units

در يك هواساز ترموالكتريك معمولا از تعدادي ماژول ترموالكتريك با فين هاي هوا خنك جابه جايي اجباري استفاده مي شود. در اين پژوهش سعي شده است تا تاثير چيدمان ماژول ها نسبت به يكديگر و همچنين الگوي جريان هواي عبوري از روي آنها بر عملكرد حرارتي مجموعه مورد مطالعه قرار گيرد. بدين منظور، عملكرد حرارتي يك سامانه هواساز ترموالكتريك شامل چهار ماژول ترموالكتريك در سه چيدمان؛ موازي، سري با جريان هواي سرد و گرم هم جهت و سري با جريان هواي سرد و گرم مخالف بررسي و مقايسه شده است. جهت بررسي توامان عملكرد حرارتي و افت فشار تحميل شده به سيستم از تحليل آنتروپي استفاده شده است. بعلاوه، تاثير تغيير جريان الكتريكي اعمالي به ما ژول ها و دبي هواي عبوري از كانال هاي سرد و گرم بر ضريب عملكرد مجموعه براي چيدمان هاي مختلف مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج بيان گر اين است كه چيدمان هيت سينكها تاثير چشمگيري بر عملكرد سامانه هواساز ترموالكتريك دارد به طوري كه ضريب عملكرد سرمايشي و گرمايشي سيستم هواساز در حالت چيدمان سري به ترتيب1. 4 و 1. 1 برابر حالت چيدمان موازي است. همچنين نتايج تحليل انتروپي نشان داد كه در حالت چيدمان سري گرچه افت فشار تحميل شده به سيستم افزايش مي يابد ولي اين افزايش به حدي نيست كه بتواند مزيت استفاده از چيدمان سري را كمرنگ نمايد.

In a thermoelectric air-handling unit, a number of thermoelectric modules with forced convection heat sinks are used. In this research, it is tried to investigate the effect of module arrangement and air flow pattern on thermal performance of the system. For this purpose, the thermal performance of an air-handling unit including four thermoelectric modules with three different heat sinks layouts; parallel, series with unidirectional flow and series with counter flow were compared. The entropy analysis has been used to study the thermal performance and pressure drop imposed on the system. In addition, the effect of the electric current applied to the modules and the hot and cold air flows on the coefficient of performance of the system has been studied for three different layouts. Results indicated that, heat sinks layout and air flow pattern through the fins have significant effects on the thermal performance of a thermoelectric air-handling unit. The coefficient of performance for cooling and heating in the series arrangement are 1.4 and 1.1 times of those in parallel arrangement, respectively. The results of the entropy analysis showed that although the pressure drop imposed on the system in the layout of the series is greater than the parallel arrangement, this cannot reduce the advantage of using the series layout.