Resumo: A refrigeração termoelétrica vem se destacando como tecnologia alternativa na produção de frio, em virtude de seu baixo custo, confiabilidade, baixo nível de ruído e versatilidade de aplicação. Sistemas termoelétricos convertem energia elétrica em gradiente de temperatura e vice-versa, permitindo que essa tecnologia seja utilizada também na geração de energia elétrica. Uma célula termelétrica típica é fabricada com duas placas finas de cerâmica e uma sequência de blocos de materiais semicondutores dopados do tipo p e n. Os blocos de semicondutores do tipo p e n estão conectados eletricamente em série e termicamente em paralelo, formando assim um par termoelétrico. O presente trabalho tem como objetivo apresentar, com base nos princípios fundamentais da Termodinâmica Irreversível, um modelo bidimensional para o par termoelétrico. A equação de conservação de energia foi formulada a fim de considerar os efeitos dos fenômenos de Fourier (condução de calor), Joule (conversão irreversível de energia elétrica em calor) e Thomson (efeito termoelétrico) sobre a distribuição de temperatura. O campo elétrico também foi solucionado, obtendo-se a distribuição de tensão e fluxo corrente elétrica . As equações foram discretizadas através do método dos volumes finitos e o algoritmo TDMA foi utilizado para solucionar o sistemas de equações. Um método iterativo foi utilizado para tratar a influência da temperatura sobre o coeficiente de Seebeck e sobre as demais propriedades termofísicas do material . Os resultados do modelo foram comparados com dados experimentais, obtendo-se uma concordância satisfatória tanto para a capacidade de refrigeração, corrente elétrica e COP, com erros dentro de uma faixa de +/- 10%. Após exercício de validação, o modelo foi utilizado para avaliar os efeitos das propriedades termoelétricas (i.e., o coeficiente Seebeck, condutividade térmica e resistividade elétrica) e da geometria (i.e., razão de aspecto) sobre o desempenho da célula termoelétrica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/35474 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Oliveira, Klaudio Santos Marcondes de |
| Contributors | Hermes, Christian Johann Losso, Cardoso, Rodrigo Perito, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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