Üç ayrık ölçüme dayalı parabol algoritması ile termoelektrik modülün I max, V max ve E max parametrelerinin belirlenmesi

Transkript

1 Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) Üç arık ölçüme daalı parabol algoritması ile termoelektrik modülün I ma, V ma ve E ma parametrelerinin belirlenmesi Serkan Dişlitaş *, Raşit Ahıska Hitit Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, 900, Çorum, Türkie Gazi Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, 06500, Ankara, Türkie Ö N E Ç I K A N L A R Üç arık ölçüme daalı termoelektrik parabol algoritması Parabol algoritması ile termoelektrik modül parametrelerinin belirlenmesi Yeni parabol algoritmasının termoelektrik performans analiz sistemine (TEPAS) uarlanması Makale Bilgileri Geliş: Kabul: DOI: 0.74/gazimmfd.7846 Anahtar Kelimeler: Termoelektrik modül, parabol algoritması, test sistemi ÖZET Termoelektrik (TE) modüllerin performansının belirlenmesi amacıla çeşitli metotlar geliştirilmiştir. Bunlardan biri de Ahıska vd. tarafından geliştirilen sıcaklık, akım ve gerilim gibi kolalıkla ölçülebilir parametreleri temel alan metottur. Bu metoda göre; TE modülün ısıl ve elektriksel performansını belirlemek için öncelikle I ma, V ma ve E ma parametrelerinin belirlenmesi gerekmektedir. Klasik olarak TE modülün bu parametrelerini belirlemek için çok saıda ölçüm apılması gerekmektedir ve arıca her ölçümde ısıl dengenin sağlanması beklendiğinden bu öntem aşırı zaman almaktadır. Bu çalışmada; TE modül ve sistemlerin I ma, V ma ve E ma parametrelerinin daha hızlı bir şekilde belirlenmesi için üç arık ölçüm ve parabol hesaplarına daanan eni bir algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen eni parabol algoritması, önceden geliştirilmiş olan Termoelektrik Performans Analiz Sistemi (TEPAS) ne uarlanmıştır. Yeni parabol algoritmasını temel alan test sisteminin performansının belirlenmesi amacıla, Melcor CP model TE modül kullanılarak denesel çalışmalar apılmıştır. Geliştirilen eni parabol algoritması öntemi ile elde edilen parametrelerin klasik önteme göre bağıl hata paları ΔТ ma için %0,, I ma için %, V ma için %0,8 ve E ma için %,9 olarak bulunmuştur. Sonuç olarak; TE modül ve sistemlerin I ma, V ma ve E ma parametrelerinin parabol algoritmasına daanan eni öntemle kısa sürede ve doğru olarak elde edilebileceği anlaşılmıştır. Determination of the parameters I ma, V ma and E ma of thermoelectric module using parabola algorithm based on three discrete measurements H I G H L I G H T S Thermoelectric parabola algorithm based on three discrete measurements. Determination of the thermoelectric module parameters using parabola algorithm Adaptation of new parabola algorithm to thermoelectric performance analsis sstem (TEPAS) Article Info Received: Accepted: DOI: 0.74/gazimmfd.7846 Kewords: Thermoelectric module, parabola algorithm, test sstem ABSTRACT Different methods have been developed for determining the performances of thermoelectric (TE) modules. One of them is a method, developed b Ahıska et al., based on certain parameters measured easil such as temperature, current and voltage. According to this method, in order to determine the performance of a thermal and electrical of TE module, firstl it is necessar to determine the parameters I ma, V ma and E ma. For this purpose, a large number of measurements are used in the determination of the parameters of TE module conventionall. Therefore, this procedure requires etensive time to obtain the epected thermal stabilit. In this stud, a new algorithm is developed based on parabola calculations in order to determine the parameters I ma, V ma and E ma of TE modules and sstems b less measurement in shorter time. The new parabolic algorithm was adapted to thermoelectric performance analsis sstem (TEPAS) that was developed previousl. In order to determine the performance of the test sstem based on the new parabolic algorithm, eperimental studies were made using Melcor CP model. Relative error rates of obtained parameters using new parabola algorithm with respect to classical method are ΔТ ma to 0.%, I ma to %, V ma to 0.8% and E ma to.9%. As a result; it is understood that the parameters I ma, V ma and E ma of TE module can be obtained correctl and in a shorter time using this new method based on parabola algorithm. * Sorumlu Yazar/Corresponding author: serkandislitas@hitit.edu.tr / Tel:

2 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) GİRİŞ (INTRODUCTION) Termoelektrik (TE) sistemlerin temelinde soğutma ve elektrik üretimi amaçlı olarak kullanılan TE modüller er almaktadır. TE modüller iki seramik tabaka arasında elektriksel olarak birbirine seri, ısıl olarak birbirine paralel olacak şekilde bağlantılı P ve N tipi arıiletkenlerinden oluşmaktadır. TE modül ve sistemler bilim ve mühendisliğin birçok alanında kullanılmaktadır. TE sistemler, genel olarak TE modül katalog verileri ve performans eğrileri dikkate alınarak tasarlanmaktadırlar. Yıllardır TE modül ve sistemlerin performans analizinin apılmasına önelik klasik metotları kullanan çeşitli sistemler geliştirilmiştir. Harman 958 ılında, TE madde özelliklerin ölçülmesi için özel teknikler geliştirmiştir []. Goldsmid 986 ılında, TE maddelerin Seebeck katsaılarının belirlenmesi için hızlı potansiometrik ölçüme daalı basit bir teknik geliştirmiştir []. Buist 995 ılındaki çalışmasında, TE madde ve agıtlara önelik Transient test öntemi üzerinde durmuştur []. Min ve Rowe, 00 ılındaki çalışmalarında TE kalite katsaısının (Z - figure of merit) hızlı ve doğru olarak ölçülmesine önelik eni bir öntem geliştirmiştir [4]. Cheng ve arkadaşları, 04 ılında otomobil egzozlarındaki atık ısıdan elektrik üretimine önelik Bi Te tabanlı TE modülün performans tahmini ve testi üzerine bir çalışma apmıştır [5]. Zu-Guo Shen ve arkadaşları 05 ılında halka şeklindeki termokuplun performans analizi üzerine teorik bir çalışma apmıştır [6]. Shen ve arkadaşları, 05 ılındaki çalışmalarında TE ürünlerin tasarlanması için gerçek çalışma şartlarına ugun TE modülün seçimi için eni bir öntemi ele almıştır [7]. Gerçek bir TE modülün çalışma esnasındaki ısıl ve elektriksel çıkış parametrelerinin belirlenmesi ve bu parametrelere etki eden faktörlerin araştırılabilmesi, hem bilimsel çalışmalar açısından hem de TE sistemlerin tasarlanıp test edilmesi açısından büük önem taşımaktadır. Ancak temeli geleneksel öntemlere daanan test sistemleri bu konuda etersiz kalmaktadır. Bu ihtiaçtan dolaı, Ahıska vd. tarafından sıcaklık, akım ve gerilim gibi kolalıkla ölçülebilir parametrelere daanan bir öntem geliştirilmiştir. Bu öntemde TE modülün Q C, T C, COP, P, Z, K, R çıkış parametrelerinin belirlenebilmesi için hem I ma, V ma ve E ma parametre değerlerinin hem de T C vea T H sıcaklıklardan birinin doğrudan ölçülmesi gerekmektedir. Bu önteme göre; formüllerde klasik öntemde kullanılan TE arıiletkenin k ısıl iletkenlik, Seebeck katsaısı, ρ özdirenç gibi parametrelerin erine I ma, V ma ve E ma denesel parametreler kullanılmaktadır. TE modülün performansını etkileecek iç ve dış bütün faktörlerin toplam etkileri çalışır durumdaki modülden doğrudan ölçülerek elde edilen V ma, I ma ve E ma parametrelerinin kullanılmasına daanan bu öntemle otomatik olarak hesaba katılmaktadır [8, 9]. Çalışan gerçek bir TE modülün I ma, V ma ve E ma parametrelerinin bulunabilmesi için; belirlenen aralık ve artışta TE modüle ugulanan I ve V giriş parametresine bağlı olarak T ve E değişimlerinin ölçülmesi gerekmektedir. Elde edilen ölçümler sonucunda maksimum T değerinin elde edildiği 064 I, V ve E ölçümleri TE modülün I ma, V ma ve E ma parametreleri olarak belirlenmektedir. Bu şekilde parametrelerin belirlenmesi işleminde her ölçüm esnasında sistemde ısıl dengenin sağlanması beklenmektedir. Soğutma ve çevresel faktörler nedenile özellikle üksek akımlarda ısıl dengenin sağlanmasının zorlaşması sebebile ölçüm işlemleri uzun zaman almaktadır.. MATERYAL VE METOT (MATERIAL AND METHOD).. Parabol Hesabı (Parabola Calculation) Eş. de görülen ikinci dereceden bir değişkenli (kuadratik) fonksionun grafiğinin gösterdiği eğrie parabol adı verilmektedir. Eğer a<0 ise parabolün bir tane tepe noktası vardır ve arıca aşağı doğru X eksenini iki farklı noktada kesen kolları mevcuttur. Bu şekildeki parabol ters parabol olarak adlandırılmaktadır. Ters parabolün tepe noktasının koordinatları veren T(r, k) ise Eş. den ararlanılarak elde edilebilmektedir. Üç noktasının koordinatları bilinen parabolün a, b ve c katsaıları ise Eş. te ifade edilen Cramer öntemile hesaplanabilmektedir [0, ]. f () a b c () r b a a b a b a b 4ac b k () 4a c c c a. b c () a b c.. Yeni Parabol Algoritması (The New Parabola Algorithm) TE modüller için DC giriş parametrelerine bağlı olarak T ve Q C çıkış performans eğrileri Şekil de görüldüğü gibi ters parabol şeklindedir. Bu parabol eğrisi her TE modül için farklıdır. TE modül T Cmin rejiminde (Q L = Q C = 0) iken karakteristik akım değeri (I ma ) için maksimum sıcaklık farkı (T ma ) elde edilmektedir. Bu durumda TE modülün soğuk üzeinden birim zamanda soğurulan maksimum ısıl ük (Q Cma ) değerine ulaşılmaktadır. Arıca TE modül uçlarındaki gerilim V ma ve ürettiği termoemk E ma olarak

3 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) Şekil. TE modülün giriş gücüne bağlı performans değişimi (The performance change versus the input power of TE module) ifade edilmektedir. TE modüle ugulanan akım değeri I ma ın üstüne çıktıkça, Joule ısısı Peltier ısısına göre daha çok artmakta ve soğutma etkisi azalmaktadır. Ugulanan akım, I ma ın katına çıkması durumunda ise; Joule ısısı Peltier ısısına denk olacağından T değeri düşerek 0 olmakta ve soğutma işlemi gerçekleşmemektedir [8, 9]. TE modülün performans eğrisinin ve I ma, V ma ve E ma parametrelerinin daha hızlı bir şekilde belirlenmesi için üç arık ölçüm ve parabol hesaplarına daanan eni bir algoritma geliştirilmiştir. Geliştirilen eni parabol algoritmasına göre TE modülün I ma, V ma ve E ma parametrelerinin belirlenmesinde giriş gücüne (V, I) bağlı olarak T vea E çıkış performansının maksimum değerinin bulunması büük önem taşımaktadır. Geliştirilen eni parabol algoritmasına önelik akış şeması Şekil de görülmektedir. Yeni parabol algoritmasına göre; test akımı, sıcaklık dengesi vb. test kriterleri operatörden alınarak test işlemine başlanmaktadır. Öncelikle soğutma sisteminin çalışması kontrol edilmektedir ve normal çalışması süresince test işleminin devam edilmesine izin verilmektedir. TE modülün performans eğrisinin çıkarılması ve tepe noktasının belirlenmesi amacıla, TE modüle ugulanacak üç farklı akım değeri için ısıl denge sağlandığı andaki T, I, V ve E değerlerinin ölçülmesi gerekmektedir. Bu amaçla test kriterleri ile belirlenen aralık ve artışta ugulanan arık üç test akımı (I) için TE modülün ısınan (T H ) ve soğuan (T C ) üze sıcaklıkları belirlenen t P periodunda sürekli ölçülmektedir. Sıcaklık dengesinin sağlandığı andaki sıcaklık farkı (T) için, öncelikle TE modül gerilim (V) ve akım (I) değerleri ölçülmektedir. Sonrasında TE modüle ugulanan akım kısa bir süre kesilerek, TE modül uçlarındaki termoemk (E) gerilim değeri ölçülmektedir. Bu işlemler aarlar bölümünde belirlenen aralık ve artışta TE modüle enerji verilerek toplam üç kez tekrar edilmektedir. Bölelikle birinci ölçümde (I, V, T, E ), ikinci ölçümde (I, V, T, E ) ve üçüncü ölçümde ise (I, V, T, E ) verileri elde edilmektedir. Geliştirilen algoritmaa göre ölçme işlemleri tamamlandıktan sonra TE modülün I ma, V ma ve E ma parametre değerleri belirlenmektedir. Bu amaçla Eş. 4 ten ararlanılarak T(I), T(V), E(I) ve E(V) fonksionlarına göre ilgili denklemlerden nokta koordinatı bilinen parabolün eğrisi (TE modülün Performans Eğrisi) elde edilmekte ve bu eğrinin tepe noktası hesaplanmaktadır. Bu saede TE modülün performans eğrisinde tepe noktası koordinatlarına karşılık gelen T ma, I ma, V ma ve E ma parametreleri belirlenmiş olmaktadır. T(I) a T(V) a I bi c I V b V c ma b a V T ma ma b a 4ac b 4a 4a c b Tma (4) 4a E(I) E(V) E ma a a I bi c 4V b 4V c 4 4a 4c4 b 4a 4 4 I ma b a V E ma ma 4ac b 4a b a

4 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) Şekil. Parabol Hesaplamaları ile TE Modül Parametrelerinin belirlenmesine önelik akış şeması (Flow chart to determine TE module parameters b parabolic calculation)

5 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) TASARLANAN SİSTEM (DESIGNED SYSTEM) Çalışan gerçek TE modül ve sistemlerin parametrelerinin belirlenmesi ve performans analizi için Şekil te görülen bilgisaar kontrollü TEPAS kullanılmıştır. Geliştirilen eni parabol algoritmasına göre test işlemlerinin apılabilmesi amacıla TEPAS azılımı üzerinde gerekli düzenlemeler apılmıştır. TEPAS ile TE modül akım, gerilim ve sıcaklıklarını doğrudan ölçmek mümkündür. Test edilecek TE modülün enerjisi TEPAS tarafından sağlandığından dolaı, TE modülün akım ve gerilimi sistem içerisindeki SMPS üzerinden ölçülmektedir. TEPAS ta ölçüm verilerinin bilgisaara transferi ve kontrol sinalleri için USB tabanlı DA&C modüller kullanılmıştır. TEPAS tarafından ölçülebilen TE modül parametreleri Tablo de görülmektedir []. TEPAS azılımı saesinde; test aarları, ölçümler, veritabanı kaıtları, hesaplama, karar ve kontrol işlemleri geliştirilen algoritmaa göre apılmaktadır. Geliştirilen sistem azılımına önelik örnek bir ekran Şekil 4 te görülmektedir. Test sisteminde, TE modülün parametrelerin elde edilmesi işleminde Parabol algoritmasının iki farklı kullanımı söz konusudur. Birinci kullanım şeklinde, Parabol algoritmasından ararlanılarak sadece üç nokta ölçümü ile TE modülün performans eğrisinin ve tepe noktasının hesaplanarak elde edilmesi mümkün olmaktadır. Bu amaçla TEPAS azılımının Test Modunda T Cmin Rejiminde (Yüksüz) geçerli olacak şekilde kullanıma açılan Using the Parabola Calculation seçeneği kullanılmaktadır. İkinci kullanım şeklinde ise; normal klasik ölçümler sonrasında Draw Parabola butonuna basılmak suretile elde edilen ölçümlerden ararlanılarak da parabol çizimi apılabilmektedir. Bu saede ölçümler ile elde edilen eğri ile parabol denklemleri ile elde edilen eğrinin ve tepe noktası koordinatlarının bir karşılaştırılmasının apılması mümkün olmaktadır. Şekil. Bilgisaar kontrollü TEPAS (Computer-controlled TEPAS) Şekil 4. Geliştirilen Sistem Yazılımı için örnek bir ekran (An eample screenshot for the developed sstem software) 067

6 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) Tablo. TEPAS ile ölçülen parametreler (Parameters measured with TEPAS) Doğrudan Ölçülen Parametreler Sembol Birim Ölçüm Doğruluk Aralığı Sıcaklık T (T C, T H ) K 8 4 0, K TE Modül Akımı I A 0 0 0,0 A TE Modül Gerilimi V V 0 4 0,0 V Termoemk E V 0 4 0,0 V Dolalı Ölçülen (Hesaplanan) Parametreler Sıcaklık Farkı T K , K Maksimum Sıcaklık Farkı T ma K 0 00 Akım (ΔT ma iken) I ma A 0 0 Gerilim (ΔT ma iken) V ma V 0 4 Termoemk (ΔT ma iken) E ma V 0 4 Şekil 5. Dene düzeneğinin genel görünümü (The general view of eperimental setup) Şekil 6. Dene düzeneği bağlantısı (The general block diagram of eperimental setup) 068

7 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) SONUÇLAR VE TARTIŞMALAR (RESULTS AND DISCUSSIONS) Yeni parabol algoritmasına daanan test sisteminin performansını belirlemek amacıla Melcor CP model TE modül kullanılarak denesel çalışmalar apılmıştır []. Denesel çalışmalar için Şekil 5 te görülen TE performans analiz sistemi dene düzeneği oluşturulmuştur. Dene düzeneği genel bağlantı şeması ise Şekil 6 da görülmektedir. Çalışma kapsamında parabol hesabı ardımıla sadece üç ölçüm apılarak elde edilen TE modülün V ma, I ma ve E ma parametre değerleri ile klasik öntemle tamamen ölçümler apılarak elde edilen parametre değerleri karşılaştırılmıştır. TE modülün V ma, I ma ve E ma parametrelerin belirlenmesi amacıla T Cmin rejiminde TE modül üksüz iken deneler apılmıştır. Bu nedenle TE sistem düzeneğinde ısıtma sistemi devre dışı bırakılarak sisteme herhangi bir ısıl ük ugulanmamıştır. Çalışmanın ilk bölümünde öncelikle klasik çok saıda ölçüm öntemi kullanılarak denesel çalışmalar apılmıştır. Klasik çok saıda ölçüm öntemine göre, T Cmin rejiminde TE modülün I ve V e bağlı ΔТ ve E değişimleri Şekil 7-9 da görülmektedir. Test işleminde ilk aşama olarak belirlenen aralıktaki tüm değerler için gerekli ölçüm işlemleri apılmıştır. Sonraki aşamada ise gerçekleştirilen ölçümler içerisinde en büük ΔТ değerinin elde edildiği değerler tespit edilerek TE modülün V ma, I ma ve E ma parametreleri olarak belirlenmiştir. Bu denesel çalışmada TE modüle ugulanan akım,9 A iken ΔТ maksimum (57,8 K) olarak ölçülmüştür. Bu durumda CP model standart TE modülün klasik ölçüm öntemine göre parametreleri; ΔТ ma = 57,8 K iken I ma =,9 A, V ma = 7, V ve E ma =,09 V olarak belirlenmiştir. Şekil 8. T Cmin rejimde klasik çok saıda ölçüm öntemile elde edilen T nin V e göre değişimi ve denesel parametreler (V ma, T ma ) (According to classical method which based on a large number of measurement, the changes of T with respect to V in the T Cmin regime and eperimental parameters (V ma, T ma)) Şekil 9. T Cmin rejimde klasik çok saıda ölçüm öntemile elde edilen E nin V e göre değişimi ve denesel parametreler (V ma, E ma ) (According to classical method which based on a large number of measurement, the changes of T with respect to E in the T Cmin regime and eperimental parameters (E ma, T ma)) Şekil 7. T Cmin rejimde klasik çok saıda ölçüm öntemile elde edilen T nin I a göre değişimi ve denesel parametreler (I ma, T ma ) (According to classical method which based on a large number of measurement, the changes of T with respect to I in the T Cmin regime and eperimental parameters (I ma, T ma)) Çalışmanın ikinci bölümünde parabol algoritması kullanılarak denesel çalışmalar apılmıştır. Parabol algoritmasına daanan eni önteme göre, öncelikle T Cmin rejiminde TE modüle toplam üç farklı akım ugulanarak ölçümler apılmıştır. Ölçümler sonrasında, azılım üzerinden parabol hesaplamalarından ararlanılarak TE modülün çıkış eğrileri ve I ma, V ma ve ΔТ ma parametre değerleri elde edilmiştir (Şekil 0-). Yeni geliştirilen parabol algoritması öntemine göre, CP model 069

8 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) standart TE modülün parametreleri; ΔТ ma = 58 K iken I ma =,89 A, V ma = 7,7 V ve E ma =,00 V olarak belirlenmiştir. alınarak T(I) fonksionunun eğrisi elde edilmiştir. Şekil ve Şekil 4 te görüldüğü gibi ölçümler ve bu ölçümler kullanılarak elde edilen parabol eğrileri örtüşmektedir. Çalışmalar sonucunda, CP model TE modül için eni parabol algoritması öntemi kullanılarak elde edilen parametrelerin, klasik çok saıda ölçme ve üretici katalog verileri ile karşılaştırılması Tablo de görülmektedir. Burada klasik ölçüm öntemi ve parabol algoritması öntemi ile elde edilen parametrelerin birbirine oldukça akın olduğu görülmektedir. Geliştirilen eni parabol algoritması öntemi ile elde edilen parametrelerin klasik önteme göre bağıl hata paları ΔТ ma için %0,, I ma için %, V ma için %0,8 ve E ma için %,9 olarak bulunmuştur. Şekil 0. T Cmin rejimde parabol algoritması öntemile üç arık ölçümle elde edilen T(I) fonksionu ve denesel parametreler (I ma ve T ma ) (According to new parabolic algorithm method which based on onl three discrete measurement, the changes of T with respect to I in the T Cmin regime and eperimental parameters (I ma, T ma)) Şekil. T Cmin rejimde parabol algoritması öntemile üç arık ölçümle elde edilen E(I) fonksionu ve denesel parametreler (I ma ve E ma ) (According to new parabolic algorithm method which based on onl three discrete measurement, the changes of E with respect to I in the T Cmin regime, and eperimental parameters (I ma, E ma) ) Şekil. T Cmin rejimde parabol algoritması öntemile üç arık ölçümle elde edilen T(V) fonksionu ve denesel parametreler (V ma ve T ma ) (According to new parabolic algorithm method which based on onl three discrete measurement, the changes of T with respect to V in the T Cmin regime and eperimental parameters (V ma, T ma)) Çalışmanın üçüncü bölümünde klasik çok saıda ölçüm öntemine göre elde edilen ölçümler üzerinde, üçlü kombinasonlara göre parabol hesaplamaları apılmıştır. Parabol hesapları ile elde edilen sonuçların ortalaması 070 Şekil. Klasik öntem ölçümleri üzerinde parabol hesapları ile elde edilen ortalama T(I) fonksion eğrisi (The average T(I) curve obtained b using parabolic calculations over the measurements of classical method)

9 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) görülmüştür. TEPAS la ölçülen I ma için hata paı %, V ma için %0,8 ve E ma için %,9 olarak bulunmuştur. Geliştirilen parabol algoritması saesinde, ölçüm saısı en aza indirgendiğinden dolaı test süresi klasik önteme göre oldukça kısadır. Klasik öntemle bir saat kadar sürebilen test işlemi, parabol algoritmasına daanan eni öntemle aklaşık 5-0 dakika içerisinde apılabilmektedir. Sonuç olarak geliştirilen parabol algoritmasına sahip TEPAS ın kullanılması, TE modüllerin hem bilimsel araştırmalarında hem de seri üretimindeki kalite kontrolünde malietin düşürülmesine ve zaman tasarrufuna büük katkı sağlaacaktır. 6. SEMBOLLER (SYMBOLS) Şekil 4. Klasik öntem ölçümleri üzerinde parabol hesapları ile elde edilen ortalama T(V) fonksion eğrisi (The average T(V) curve obtained b using parabolic calculations over the measurements of classical method) Tablo. Yeni parabol algoritması ve diğer öntemlerle elde edilen CP model TE modülün parametrelerin karşılaştırılması (Comparison the CP model TE module parameters obtained b using new parabolic algorithm with other methods) Metot I ma (A) V ma (V) E ma (V) T ma (K) Yeni Parabol Algoritması,89 7,7,00 58,0 Klasik Ölçme Yöntemi,9 7,,09 57,8 Üretici Katalog Verileri,9 5, Denesel çalışmalar ile elde edilen değerler, TE modülün gerçek şartlardaki çalışma değerleri olmaktadır. Bu durum denesel sonuçlar ile teorik olarak elde edilen üretici katalog değerleri arasındaki farklılığın sebebini oluşturmaktadır. TE modülün gerçek ortamda tam olarak izole edilememesi nedenile kaıplar oluşabilmektedir. Bu nedenle alıtıma rağmen modüle gelen toplam ısıl ükün sıfırdan farklı olduğu sölenebilir. Bu şekilde geliştirilen eni öntem ile bu ısıl ükün bile ölçülmesi sağlanmış olmaktadır. 5. SONUÇLAR (CONCLUSIONS) Bu çalışmada, TE modül ve sistemlerin hem T çıkış performans eğrisinin elde edilmesi hem de I ma, V ma ve E ma parametrelerinin daha az ölçüm ve kısa süre sürede belirlenmesi için üç arık ölçüm ve parabol hesaplarına daanan eni bir algoritma geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında geliştirilen eni parabol algoritması TEPAS a uarlanmış ve test sisteminin performansını belirlemek için Melcor CP model TE modül kullanılarak denesel çalışmalar apılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre; parabol hesaplarına daanan eni algoritma kullanılarak elde edilen parametre değerlerinin, klasik çok saıda ölçümle elde edilen parametre değerlerine çok akın olduğu E TE modül tarafından üretilen termoemk (V) E ma (ΔT = ΔT ma ) iken TE modül tarafından üretilen Termoemk (V) I TE modül akımı (A) I ma (ΔT = ΔT ma ) iken TE modül akımı (A) K TE modül ısıl iletkenliği (W.m -.K - ) P TE modül güç tüketimi (W) Q C TE modülün soğuk üzeinden birim zamanda soğurulan ısıl ük (W) Q H TE modülün sıcak üzeinden birim zamanda açığa çıkan ısıl ük (W) Q L TE modüle birim zamanda ugulanan harici ısıl ük (W) Q Cma (I=I ma ve ΔT=0) iken TE modülün soğuk üzeinden birim zamanda soğurulan maksimum ısıl ük (W) R TE modül direnci (Ohm) T C TE modül soğuk üze sıcaklığı (K) T H TE modül sıcak üze sıcaklığı (K) V TE modül gerilimi (V) V ma (ΔT = ΔT ma ) iken TE modül gerilimi (V) Z TE modül kalite katsaısı (K - ) ΔT TE modül üzelerarası sıcaklık farkı (K) ΔT ma (Q L = Q C = 0) iken maksimum TE modül üzelerarası sıcaklık farkı (K) k TE arıiletkenin ısıl iletkenliği (W.m -.K - ) α TE arıiletkenin Seebeck katsaısı (V.K - ) ρ TE arıiletkenin özdirenci (Ohm.cm) Kısaltmalar (Abbreviations) COP DA&C DC SMPS TE TEPAS USB Performans Katsaısı Veri Toplama ve Kontrol Doğru Akım Anahtarlama Modlu Güç Kanağı Termoelektrik Termoelektrik Performans Analiz Sistemi Evrensel Seri Veriolu TEŞEKKÜR (ACKNOWLEDGEMENT) Bu çalışma TÜBİTAK ın Proje No: 507 / ve NATO Public Diplomac Division in the framework of Science for Peace (NATO.NUKR.SFPP 98456) projesi kapsamında desteklenmiştir. 07

10 Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) KAYNAKLAR (REFERENCES). Harman T.C., Special techniques for measurement of thermoelectric properties, Journal of Applied Phsics, 9, 7-8, Goldsmid H.J., A simple technique for determining the seebeck coefficient of thermoelectric materials, Journal of Phsics E: Scientific Instruments, 9 (), 9-9, Buist R.J., Methodolog for testing thermoelectric materials and devices, CRC handbook of thermoelectrics, Chapter 8, Editor: Rowe, D.M., CRC Press. Inc., Florida, A.B.D, 89-09, Min G., Rowe D.M., A novel principle allowing rapid and accurate measurement of a dimensionless thermoelectric figure of merit, Measurement Science and Technolog, (8), 6-6, Cheng F., Hong Y., Zhong W., Zhu C., Performance prediction and test of a Bi Te -based thermoelectric module for waste heat recover, Journal of Thermal Analsis & Calorimetr, 8 (), , Shen Z.G., Wu S.Y., Xiao L., Theoretical analsis on the performance of annular thermoelectric couple, Energ Conversion and Management, 89, 44-50, Shen L., Chen H., Xiao F., Wang S., The practical performance forecast and analsis of thermoelectric module from macro to micro, Energ Conversion and Management, 00, -9, Ahiska R., Ahiska K., New method for investigation of parameters of real thermoelectric modules, Energ Conversion and Management, 5, 8-8, Ahiska R., Ahiska G., Ahiska K., Analsis of a new method for measurement of parameters of real thermoelectric module emploed in medical cooler for renal hpothermia, Instrumentation Science & Technolog, 7, 0-5, Marsden J., Weinstein A., Calculus Unlimited, Benjamin/Cummings, California, USA, 0-, 98.. Anton H., Rorres C., Elementar Linear Algebra Applications: Applications Version, th Edition, Wile Global Education, New York, USA, 0.. Ahıska R., Dişlitaş S., Computer controlled test sstem for measuring the parameters of the real thermoelectric module, Energ Conversion and Management, 5, 7-6, 0.. Melcor Corporation. CP series TECs: CP thermoelectric cooler datasheet. Access Date October,