Rendimiento de dispositivos termoeléctricos utilizando el método de perturbación y el método de parámetros promedio

Resumen

Una ecuación diferencial no lineal de conducción de calor para una pierna de un termoelemento con propiedades termoeléctricas el cual depende de la temperatura, se puede reducir a una ecuación integral. Su solución se obtiene mediante el método de perturbación en forma de series en la cual sus términos son potencias de parámetros proporcionales al calor de Thomson y Joule. Primero se encuentran los primeros seis coeficientes de la serie junto con las ecuaciones de balance de calor, es decir, la dependencia de los flujos de calor en las intersecciones de sus temperaturas y la corriente eléctrica. Los resultados del cálculo de las principales características energéticas de los dispositivos termoeléctricos (generadores termoeléctricos y enfriadores termoeléctricos) se comparan mediante diferentes métodos: solución exacta, solución a propiedades termoeléctricas constantes tomadas a una temperatura media de uniones frías y calientes, método de parámetros promedio (propiedades de material termoeléctrico promediadas sobre el rango de temperatura relevante por integración). Se muestra que la precisión aceptable en aplicaciones del mundo real (error inferior al 1%) se obtiene para generadores termoeléctricos mediante el método de parámetros promedio y para enfriadores termoeléctricos, mediante el método de perturbación.