马宗正，孙志强，赵 科，杨建伟，王士龙

(河南工程学院 机械工程学院,河南 郑州 451191)

温差发电技术(thermoelectric generation，TEG)可对热能进行回收利用，能够有效提高相关设备的热效率[1-2]，且该技术具有设备结构简单、无噪声、寿命长的优点[3-4]，所以有着较为广泛的应用。

温差发电的前提是温差发电器两端有温差，即温差发电器需要冷源和热源，故温差发电器一般采用三明治结构[5-6]。Jeong等[7]基于冷能温差发电的一维模型进行了研究，发现当冷端温度为130 K、热端温度为290 K时，最大的能量转换率可以接近10%。三维模型分析也表明，与常温条件相比，由于温差发电模块厚度只有4～7 mm，当温差发电模块处于大温差条件时，热传递过程加快，使得温差发电器两端的温差变小，塞贝克系数也有明显变化[8-9]。在实际工作过程中，温差发电器与设备的接触一般采用导热胶密封，但两者的表面不可能绝对光滑，存在一定的热阻和电阻，从而影响导热过程。本研究采用数值解析的方法研究了接触热阻和接触电阻对温差发电器性能的影响。

1 温差发电器计算模型的建立

1.1 温差发电器基本结构

对于普通尺寸温差发电器，一般按照单对PN节电偶臂简化模型进行分析计算。理想模型主要包括冷端、热端和电偶臂三部分，如图1所示。当电偶臂两端存在温差时，PN节两种不同热电材料将产生塞贝克(Seebeck)效应，故而在回路中产生电流。

图1 温差发电器模型Fig.1 Diagram of TEG modules

按照牛顿热力学定律，热电发电器电偶臂两端存在温差时将产生热流。……