TEGS-1000型發電/制冷雙模式熱電轉換效率測量

關鍵詞：熱電轉換效率,熱電器件，熱電模塊

        近年來，對可再生能源技術的需求越來越大，可替代化石資源的優化也達到了上限。熱電技術提供了將熱能直接轉化為電能的途徑，是一種利用工業過程、車輛排氣系統甚至來自人體熱量中尚未消耗的廢熱的發電方法。

TEGS-1000發電/制冷雙模式熱電轉換效率測量是一種用于熱電器件（TEGs）溫度相關轉換效率評估的測量系統。該模塊位于熱板和冷板之間，其中熱板連接到可調節加熱器，冷板連接到恒溫控制的液冷散熱器。通過集成的電機自動調節接觸壓力（根據溫度調整壓力穩定性）。

通過設置不同的溫度來對熱電裝置施加溫度梯度，并測量通過參考試塊計量棒而進入TEG的熱流。在不同的點對產生的電壓和電流進行掃描，得到I-V曲線，或可觀測到在動態負載下運行的TEG。利用擾動和觀測法來計算效率和跟蹤最大功率點。是目前高校研究和檢測的重要設備.

一、應用方向：

1、熱電模塊的性能測試

2、評估熱電材料的最大熱電轉換效率

3、在負載及熱循環條件下測試熱電模塊的預期壽命

（一）標準與參考方法

發電模式：可參考 ASTM E1530（熱電材料電性能測試標準）和 JEDEC JESD51（電子器件熱測試標準）。

制冷模式：參考 ISO 11551（熱泵和制冷機性能測試標準），或行業內常用的量熱計法（如美國 ASHRAE 32 標準）。

· 原理：當熱電材料兩端存在溫差（ΔT = T? - T?）時，會產生電動勢（塞貝克電壓），實現熱能到電能的轉換。

· 效率指標：

o 能量轉換效率（η）：輸出電能與輸入熱能的比值，公式為：η=QinPout=Q˙hIV
其中，Pout為輸出電功率（I為電流，V為電壓），Q˙h為熱端輸入熱功率。

o 熱電優值（ZT）：衡量材料性能的關鍵參數，ZT=κρS2T，其中S為塞貝克系數，T為絕對溫度，κ為熱導率，ρ為電導率。

2. 制冷模式（帕爾貼效應）

· 原理：當電流通過熱電材料時，一端吸熱（冷端）、另一端放熱（熱端），實現制冷效果。

· 效率指標：

o 制冷系數（COP）：制冷量與輸入電能的比值，公式為：COP=PinQc=IVQ˙c
其中，Q˙c為冷端制冷量，Pin為輸入電功率。

一、

1. 能源研究：在能源研究領域，小型熱電轉換效率測量系統被廣泛應用于研究不同材料和結構在高溫下的熱電性能，為開發新型熱電材料和優化現有材料提供了有力的測量手段。

2. 工業生產：在工業生產中，熱電轉換技術被廣泛應用于余熱回收再利用領域。而小型熱電轉換效率測量系統可以為工業生產過程中的余熱回收提供精確的能量計量和監測，對于提高工業生產效率和能源利用效率具有重要意義。

3. 環保與節能：在環保與節能領域，小型熱電轉換效率測量系統可以為各種廢熱回收項目提供準確的能量計量和監測。例如，在垃圾焚燒發電項目中，小型熱電轉換效率測量系統可以用來監測發電效率和能量回收情況，為實現環保和節能目標提供數據支持。

4. 電熱轉換效率是指電能轉化為熱能的效率，是衡量加熱設備性能的重要指標之一。隨著能源利用率的提高和環保要求的日益嚴格，電熱轉換效率的檢測顯得尤為重要。

二、 

輸入功率測量：用于測量加熱設備的電能輸入，通常以瓦特（W）為單位。

· 輸出熱量測量：測量設備在工作過程中產生的熱量，通常以焦耳（J）或卡路里（cal）為單位。

· 熱損失測量：評估設備在電熱轉換過程中因熱輻射、對流和傳導等導致的熱量損失。

· 轉換效率計算：通過輸入功率和輸出熱量的比值計算電熱轉換效率，以百分比表示。

· 穩定性測試：評估設備在長時間工作下的電熱轉換效率變化情況，確保其性能穩定性。

· 環境影響測試：檢測設備在不同環境溫度和濕度條件下的轉換效率變化情況。

· 功率因數測試：測量設備的功率因數，以評估其電能利用的有效性。

一、主要技術參數：

1 適用器件：邊長 10-40 mm 的方形器件

2 熱源組件

2.1 最高測量溫度：900 ℃

2.2 最大加熱功率：1200 W

2.3 控制精度：±0.2 ℃

2.4 讀值分辨率：0.01 ℃

3 熱流計量單元

3.1 最大導熱性能：>=350 W/m.K

3.2 測量精度：<=0.5 %(>5 W/cm2)；<=1 %(<5 W/cm2)

3.3 冷端溫：5 ℃

4 電參數測量系統

4.1 電壓測量：DC0.0001-100 V；

精度：1-100 V(10uV)/<1 V(1 uV)

4.2 電流測量：DC/0.001-15 A；精度：±0.1 mA

4.3 最大器件功率：150 W

5 冷卻單元

5.1 最大制冷量：3000 W

5.2 溫度穩定性：±1 ℃

5.3 冷卻源：1,5P 高精度水冷機

6 配備全自動壓力控制系統，壓力范圍：5-100 Kg，

控制精度±0.1 Kg

7 配置真空腔：最大真空度 5*10-1 Pa

8 測試控制軟件系統：有全自動測試功能，自動分析與描繪測量結果曲線