An Investigative Methodology Through Solid Modelling and Numerical Analysis for Designing a Thermo-Electric Generator System

Abstract

This product development research project proposes a simplified novel methodology to design a thermoelectric generation (TEG) system. The iterative designs of complete assembly were prepared with the aid of Solidworks and the subsequent FEM analysis was aided by ANSYS fluent and transient thermal workbenches. The combustion chamber was subjected to a computational fluid dynamic study to generate flame profiles and to establish the temperature gradient distribution along the vertical length of inner surface of cylindrical chamber. The results of CFD analysis were then transported to the transient thermal workbench to calculate the charging time of whole system, which indeed founds the issues related to starting fuel efficiency of the system. A section model of the assembly was used to conduct the transient heat transfer analysis. The final results showed that after formation of a steady temperature gradient at the inner surface, the time required to completely charge up the system to achieve steady state came to be 30 minutes, which was found to be in good agreement with the operational constraints. Also, the temperature differences obtained between the hot and cold sides of TEG MARS modules were well within the safe limits. NOx emissions were also plotted and analysed.

Rancang bangun penerangan jalan umum berbasis pembangkit listrik tenaga sampah

“…Pembangkit thermoelektrik bekerja berdasarkan efek seebeck dimana jika terdapat dua buah material atau lempengan logam yang tersambung pada lingkungan dengan suhu yang berbeda maka akan menimbulkan aliran arus listrik didalam material tersebut [8]. Perangkat thermoelectric dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik arus searah (DC) ketika terjadi perbedaan temperatur [9]. Panas reversibel dari reaksi elektroda, yang disebut sebagai panas peltier elektrokimia (EPH), juga merupakan kuantitas yang sangat penting dalam termoelektro kimia dimana sering digunakan untuk penelitian tentang termodinamika dan kinetika reversibel [10].…”

Principal parameters of thermoelectric generator module design for effective industrial waste heat recovery

“…(9) The parameter L fin is the fin length and m represent the relationship between the thermal conductivity and the heat transfer coefficient of [45]. (10) The parameters k fin and t fin are the thermal conductivity and thickness of the fin, respectively.…”

“…TEG cell is capable of producing electrical power for a wide range of practical applications. Higher temperature gradient across the junctions generate higher electromotive force and electrical output [10]. Maneewan and Chindaruksa [11] installed a TEG system on a biomass dryer and obtained 1W of power output with a thermal efficiency of 4%.…”

Pemanfaatan Panas Pada Tungku Pembakaran Sebagai Pembangkit Listrik Dengan Peltier

“…Namun, saat ini bahan thermoelectric yang tersedia mempunyai ZT < 1 dan efisiensi perangkat dalam menghasilkan energi listrik jarang melebihi 5%. Kinerja ini membatasi thermoelectric generator untuk aplikasi dimana persyaratannya untuk operasi jarak jauh, tahan uji, tidak ada bagian yang bergerak, dan tidak menimbulkan suara telah melebihi aspek yang lebih buruk dari biaya mahal dan efisiensi konversi yang rendah [16]. Penggunaan peltier sebagai penghasil listrik juga dapat meningkatkan penggunaan sumber alternatif yang efisien dan ekonomis, karena sumber yang digunakan adalah sumber yang tersedia di bumi seperti salah satu contoh yaitu menggunakan sampah, di mana saat ini terdapat limbah atau sampah plastik yang sering tertimbun di pinggir jalan maupun di aliran sungai.…”