熱電器件性能的生態(tài)優(yōu)化研究

摘 要 基于熱電效應制造的熱電器件在熱能與電能之間的轉(zhuǎn)換方面具有特殊優(yōu)勢，而對熱電器件的性能優(yōu)化更具有現(xiàn)實意義。基于有限時間熱力學理論，本文利用生態(tài)判據(jù)研究了熱電熱機和制冷機的熱力學特征，在構(gòu)建生態(tài)判據(jù)函數(shù)的基礎上，推導出了熱電器件的效率和制冷系數(shù)表達式，并且闡釋了環(huán)境溫度和熱電品質(zhì)因子對于效率以及制冷系數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度較低（較高）時，利于增強熱電熱機（制冷機）的效率（制冷系數(shù)）。此外，澄清了生態(tài)判據(jù)和權(quán)衡優(yōu)化判據(jù)之間關(guān)系。

關(guān)鍵詞 熱電器件;生態(tài)判據(jù);效率;制冷系數(shù)

基于熱電效應原理制造的固態(tài)熱電器件可以將工業(yè)生產(chǎn)中的廢熱、太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能，這種熱電器件具有運行安靜、可靠性高、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點，在醫(yī)療、航空、熱電制冷等領域具有廣闊的應用前景。在綠色低碳和可持續(xù)發(fā)展成為全球經(jīng)濟發(fā)展主流趨勢的今天，固態(tài)熱電器件的研發(fā)不僅對于廢熱利用和發(fā)展清潔能源技術(shù)具有積極意義，而且能為“雙碳”目標的最終實現(xiàn)貢獻力量。