Desenvolvimento teórico e experimental de um modelo de gerador termoelétrico utilizando efeito seebeck

Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.O presente trabalho se propôs a desenvolver um modelo teórico para a geração de energia de um módulo termoelétrico a partir do efeito Seebeck, com implementação numérica capaz de simular essa geração de energia e obter informações sobre o desempenho de um gerador termoelétrico. O modelo teórico inclui efeitos de diversas variáveis no processo de transferência de calor através do módulo, tais como: utilização de dissipadores de calor; geometria e composição desses dissipadores; variações nas características dos escoamentos; e ênfase especial na interface entre as superfícies do módulo e os dissipadores de calor, onde existe uma resistência térmica de contato em função da pressão de montagem, rugosidade das superfícies e o material intersticial presente. Com esse modelo pronto, foi desenvolvida e construída uma bancada experimental para testes com o modelo de gerador termoelétrico proposto e comparação dos dados obtidos experimentalmente com os dados obtidos via modelo teórico, e foi efetuada uma comparação qualitativa desses resultados para validação desse modelo, obtendo um erro máximo de 23,96% entre medições realizadas experimentalmente e valores teóricos.This work proposes to develop a theoretical model for the electric generation of a thermoelectric module based on the Seebeck effect, later implemented on a numeric code capable of simulating this electric generation and obtaining information about the performance of a thermoelectric generator. This model includes the effect of many variables over the heat transfer across the thermoelectric module, such as the use of heat sinks and variations of its geometry and composition, variations on flow characteristics, and special emphasis on the interface between heat sinks and module, where a contact thermal resistance occurs due to irregularities on the surfaces and varies on different contact pressures, roughness of the surfaces and the interstitial material present on the interface. With this model completed, an experimental workbench has been developed and constructed in order to test the thermoelectric generator model, obtain experimental data and compare it with the data obtained via the theoretical model for validation purposes, being used for a qualitative comparison between the two and obtaining a maximum error of 23,96% between experimental and theoretic results for the same inputs of every variable present on the model