Каскадирование термопар из функциональноградиентных материалов
Применение функционально-градиентных материалов в каскадах позволяет улучшить КПД.
Для компьютерного проектирования каскадных термоэлектрических генераторов из ФГМ используются методы теории оптимального управления [72, 73, 111]. В этом случае задача усложняется тем, что необходимо добиться взаимного согласования оптимальных неоднородностей в каждом каскаде при одновременном нахождении наилучших рабочих интервалов температур для каждого из каскадов.
Исходная система 4N дифференциальных уравнений неравновесной термодинамики в этом случае записывается в видe
Граничные условия для системы (2.130) имеют вид
Для применения методов оптимального управления система уравнений (2.130) должна быть дополнена функциями, которые связывают параметры n-p-типов материалов ak, ak и к с концентрацией примесей Ck и температурой. Необходимо заметить, что в каждом каскаде может быть предусмотрен свой термоэлектрический материал.
На основе уравнений (2.130)-(2.136) создана компьютерная программа проектирования каскадных термоэлектрических генераторов из ФГМ для любого числа каскадов. Результатом проектирования по такой программе является определение оптимальных согласованных неоднородностей материалов в каждом каскаде, а также определение оптимальных рабочих интервалов температур для каждого каскада, обеспечивающих максимальный КПД термоэлектрического генератора.