Termoelektrik modüllerin fiziksel boyutlarının soğutma kapasitesi üzerine etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Bursa Uludağ Üniversitesi, FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ, FİZİK, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2011

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: FİKRET GÜLDİKEN

Danışman: Naim Derebaşı

Özet:

Bu tezde, termoelektrik soğutma sistemlerini oluşturan termoelementlerin fiziksel boyutlarının soğutma kapasitesi üzerine etkisi sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmiştir. Çalışmada dört farklı termoelektrik soğutucu model üzerinde durulmuştur. Solidworks programında çizilen modeller Ansys Workbench benzeşim programına aktarılarak burada termolektrik analizleri yapılmıştır. Modelleri oluşturan termoelementlerin boyutları (x,y,z) sırasıyla (1cm,1cm,1cm), (1mm,1mm,1mm), (100µm, 100µm, 100µm) ve (1µm, 1µm, 1µm) dir. Analizler sonucunda, sıcak bölge ile soğuk bölge arasındaki sıcaklık farklarına ve uygulanan elektriksel akım değerlerine bağlı olarak, soğutma gücü (Qc), harcanan elektriksel güç (W) ve performans katsayıları hesaplatılmıştır. Her bir model 15 adet termoçiftten meydana gelmiştir ve dolayısıyla etki ettikleri yüzey alanları farklıdır. Modeller arasında sağlıklı kıyaslamalar yapabilmek için analizler sonunda elde edilen tüm sonuçlar, etki yüzeyi 1cm2 olacak şekilde normalize edilmiştir. Sonuç olarak, termoelement boyutları 1µm olan soğutucu modelinde diğerlerine kıyasla oldukça yüksek soğutma gücü gözlenirken, en düşük soğutma gücü ise boyutları 1cm olan modelde elde edilmiştir. Bu sonucun başlıca sebebi birim hacimdeki termoçift sayısıdır.