تحلیل انرژی و اگزرژی عملکرد یک سیستم ترموالکتریک دومرحله ای با اهداف گرمایش و سرمایش

در مقاله حاضر یک سیستم ترموالکتریک دومرحله‌ای که برای اهداف سرمایش و گرمایش مورد استفاده قرار می‌گیرد از دیدگاه قوانین اول و دوم ترمودینامیک مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور ابتدا نحوه عملکرد این سیستم به کمک معادلات حاکم بر آن مدل‌سازی شده و نتایج بدست آمده اعتبارسنجی شده است. پس از اطمینان از اعتبار نتایج بدست آمده، ضریب عملکرد سیستم به عنوان پارامتر کلیدی قانون اول ترمودینامیک و بازده اگزرژی به عنوان نماینده قانون دوم ترمودینامیک برای حالت سرمایش و گرمایش ترموالکتریک دومرحله‌ای محاسبه و مقایسه شده است. طبق نتایج بدست آمده از تحلیل قانون اول ترمودینامیک در هر دو حالت گرمایش و سرمایش مقدار ضریب عملکرد سیستم با تغییرات جریان الکتریسیته بهینه می‌گردد که با افزایش اختلاف دمای بین سطوح سرد و گرم مقدار بیشینه ضریب عملکرد کاهش یافته و در مقادیر بالاتری از جریان الکتریسیته رخ می‌دهد. علاوه بر این طبق نتایج قانون دوم ترمودینامیک، در حالت گرمایش، با افزایش اختلاف دمای بین سطح سرد و گرم دما بازده اگزرژی افزایش می‌یابد درحالی‌که در حالت سرمایش، افزایش اختلاف دمای بین سطح سرد و گرم مقدار بازده اگزرژی را کاهش می‌دهد. محدوده مقادیر بدست آمده برای بازده اگزرژی ترموالکتریک دومرحله‌ای کولر بسیار پایین‌تر از ترموالکتریک دومرحله‌ای هیتر می‌باشد. مطابق نتایج، مقدار راندمان اگزرژی بهینه با تغییر جریان الکتریسیته برای حالت گرمایش به ترتیب برابر 181/0، 193/0 و 208/0 به‌ازای اختلاف دماهای سطح سرد و گرم 15، 30 و 45 درجه می‌باشد. همچنین مقدار بهینه راندمان اگزرژی برای حالت سرمایش به ترتیب برابر 096/0، 073/0 و 04/0 به‌ازای اختلاف دماهای سطح سرد و گرم 15، 30 و 45 درجه می‌باشد.