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

Benzer belgeler
Serkan Dişlitaş 1, Raşit Ahıska 2, Hilmi Yanmaz 1. Hitit Üniversitesi

BİLGİSAYAR KONTROLLÜ TERMOELEKTRİK PERFORMANS ANALİZ SİSTEMİ. Serkan DİŞLİTAŞ DOKTORA TEZİ ELEKTRONİK VE BİLGİSAYAR EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ

TERMOELEKTRİK ETKİLER VE SOĞUTMA ETKİNLİĞİNİN UYGULANMASI. Hüseyin USTA Volkan KIRMACI G.Ü. Teknik Eğitim Fakültesi, 06500, Ankara, Türkiye

TECHNOLOGICAL APPLIED SCIENCES Received: August ISSN : syilmaz@karabük.edu.tr Karabük-Turkey

ÖĞRETİM YILI BİTİRME PROJESİ SUNUMU TERMOELEKTRİK ELEMANLARIN SAYISAL VE DENEYSEL ANALİZİ

Dört Farklı İl İçin Optimum Yalıtım Kalınlıklarının Belirlenmesi ve Çevresel Analiz

SOLAREX İSTANBUL Güneş Enerjisi & Teknolojileri Fuarı

Çoklu-Algılayıcılardan Alınan Görüntülerde Eşleştirme Yöntemlerinin Karşılaştırılması

ISITMA VE SOĞUTMA UYGULAMALARINDA OPTİMUM YALITIM KALINLIĞI VE ENERJİ TASARRUFU ANALİZİ

Jeotermal Enerji Kullanılarak Termoelektrik Jeneratör İle Elektrik Enerjisi Üretimi

ISSN : ambiance_su@hotmail.com Turkey DEĞİŞKEN SU DEBİLERİNİN TERMOELEKTRİK MODÜLÜN SOĞUTMA PERFORMANSINA ETKİLERİ

STANDART TERMOELEKTRİK MODÜLÜN Z PARAMETRESİNİN ÖLÇÜLMESİ İÇİN YENİ YÖNTEM VE YENİ SİSTEM

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ DENEYLER 2

Eleco 2014 Elektrik Elektronik Bilgisayar ve Biyomedikal Mühendisliği Sempozyumu, Kasım 2014, Bursa

R1234YF SOĞUTUCU AKIŞKANININ FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ İÇİN BASİT EŞİTLİKLER ÖZET ABSTRACT

DAMPERLİ KAMYONLARIN X-Y EKSENİNE BAĞLI EĞİM AÇILARININ GERÇEK ZAMANLI İZLENMESİNE YÖNELİK BİLGİSAYAR DESTEKLİ GÖMÜLÜ SİSTEM 1

11 SINIF MATEMATİK. Fonksiyonlarda Uygulamalar Denklemler ve Eşitsizlik Sistemleri

Dinamik Sistemlerin Yapay Sinir Ağları ile Düz ve Ters Modellenmesi

Doğrusal Fonksiyonlar, Karesel Fonksiyonlar, Polinomlar ve Rasyonel Fonksiyonlar, Fonksiyon Çizimleri

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Serhat ŞENGÜR

Bulanık Mantık Denetleyiciler

ELDAŞ Elektrik Elektronik Sanayi ve Tic.A.Ş.

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Şekil 1: Diyot sembol ve görünüşleri

Yüz Tanımaya Dayalı Uygulamalar. (Özet)

NÜMERİK ANALİZ. Sayısal Yöntemlerin Konusu. Sayısal Yöntemler Neden Kullanılır?!! Denklem Çözümleri

ÖZGEÇMİŞ. Osmaniye Korkut Ata Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Osmaniye/Türkiye Telefon : /3688 Faks :

DUVARMATĠK 1150 MODÜLER DUVAR PANELĠNĠN ISI ĠLETĠM KATSAYISININ VE SES ĠLETĠM KAYBININ TAYĠNĠ

YARI-KÜRESEL ENGEL KONULAN BİR KANAL İÇERİSİNDE ISI GEÇİŞİ VE AKIŞIN SAYISAL İNCELENMESİ

Işıldar malzemeler günlük yaşamda aydınlatma ve monitör tüpleri, tıpta tomografi cihazları, dişçilik, güvenlik ve uyarı sistemleri ve dozimetreler

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Şekil 1. R dirençli basit bir devre

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl. Teknik Eğitim Fakültesi, Makina Eğitimi. Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Eğitimi A.B.

EEM 311 KONTROL LABORATUARI

BURKULMA DENEYİ DENEY FÖYÜ

1 BEÜ./ÖĞR.İŞL FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ FİZİK BÖLÜMÜ BÖLÜM KODU : 3111 HAZIRLIK SINIFI

ANKARA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DÖNEM PROJESİ TAŞINMAZ DEĞERLEMEDE HEDONİK REGRESYON ÇÖZÜMLEMESİ. Duygu ÖZÇALIK

Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi Pamukkale University Journal of Engineering Sciences

a a 0 a 4a

DÖRT ROTORLU HAVA ARACI İÇİN GERÇEK ZAMANDA BULANIK MANTIKLA KONTROLÖR TASARIMI

MİKRODENETLEYİCİ KONTROLLÜ JEOTERMAL TERMOELEKTRİK JENERATÖR

1-A. Adı Soyadı. Okulu. Sınıfı LYS-1 MATEMATİK TESTİ. Bu Testte; Toplam 50 Adet soru bulunmaktadır. Cevaplama Süresi 75 dakikadır.

ÇOK FONKSİYONLU TERMOELEKTRİK BUZDOLOBININ ABSORB BUZDOLABI İLE ENERJİ TÜKETİMİ AÇISINDAN KARŞILAŞTIRILMASI

AKIŞKANLARIN ISI İLETİM KATSAYILARININ BELİRLENMESİ DENEYİ

ISI DEĞĠġTĠRGEÇLERĠ DENEYĠ

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ MÜFREDATI

HASRET ŞAHİN ISI EKONOMİSİ

3.2. Euler Yüksek Mertebeden Değişken Katsayılı Diferansiyel Denklemi

FARKLI PANEL TİPLERİ İÇİN EŞDEĞER DEVRE MODELİNİN PARAMETRE DEĞERLERİNİN BULUNMASI

COMPUTER AIDED PERFORMANCE ANALYSIS OF INTERCOOLING-TURBOCHARGED DIESEL ENGINES

Eğitim ve Öğretim Araştırmaları Dergisi Journal of Research in Education and Teaching Mayıs 2017 Cilt: 6 Sayı: 2 Makale No: 33 ISSN:

1/1000 ÖLÇEKLİ KADASTRO PAFTALARININ KARTOGRAFİK YÖNTEMLERLE SAYISAL HALE DÖNÜŞTÜRÜLMESİ VE DOĞRULUK ANALİZİ

Görüldüğü gibi dönüşüm sırasında verim kaybı %60 ları bulmaktadır.

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY 7

HAVA ARAÇLARINDAKİ ELEKTRONİK EKİPMANLARIN SOĞUTULMASINDA KULLANILAN SOĞUTMA SIVILARININ PERFORMANSA BAĞLI SEÇİM KRİTERLERİ

DEMİRYOLU YOLCU VE YÜK VAGONLARINDA STATİK-DİNAMİK DENEYSEL GERİLME ANALİZİ

PARABOL. çözüm. kavrama sorusu. çözüm. kavrama sorusu

POSITION DETERMINATION BY USING IMAGE PROCESSING METHOD IN INVERTED PENDULUM

İKİNCİ DERECEDEN FONKSİYONLAR VE GRAFİKLERİ

KARABÜK İÇİN DERECE-ZAMAN HESAPLAMALARI DEGREE-TIME CALCULATIONS FOR KARABÜK

SERİ BAĞLI ARDIŞIK TERMOELEKTRİK SOĞUTUCULARIN SOĞUTMA PERFORMANSLARININ DENEYSEL İNCELENMESİ

Fotovoltaik Panel Gücüne Etki Eden Çalışma Parametrelerinin Araştırılması

Örnek...1 : f (x)=2x 2 5x+6 parabolü K(2,p) noktasından geçiyorsa p kaçtır? Örnek...2 : Aşağıda çeşitli parabol grafikleri verilmiştir incele yi niz.

İki Eksenli Bir Helikopter Düzeneği İçin Bulanık Kontrolör Tasarımı

Ölçme Kontrol ve Otomasyon Sistemleri 4

Abs tract: Key Words: Meral ÖZEL Nesrin İLGİN

EŞANJÖR (ISI DEĞİŞTİRİCİSİ) DENEYİ FÖYÜ

PV PANELLERİN YAPISI VE PANELLERDEN ELEKTRİK ÜRETİMİNE SICAKLIĞIN ETKİSİ

BAZI İLLER İÇİN GÜNEŞ IŞINIM ŞİDDETİ, GÜNEŞLENME SÜRESİ VE BERRAKLIK İNDEKSİNİN YENİ ÖLÇÜMLER IŞIĞINDA ANALİZİ

Quartic Authalic Projeksiyonu ve Bir Bilgisayar Programı: Pseudo

TERMOELEKTRİK MODÜLÜN DİNAMİK ÇIKIŞ PARAMETRELERİNİN ARAŞTIRMASI İÇİN YENİ BİR YÖNTEM

Fizik Bölümü Öğretim Planı

1. YARIYIL / SEMESTER 1

THERMOELECTRIC CHARACTERIZATION OF N-TYPE (Bi2Te3)Se3 SEMICONDUCTORS IN A TEMPERATURE RANGE K

GÜÇ SİSTEMLERİ KONFERANSI Kasım 2018 Ankara

MATERIALS. Basit Eğilme. Third Edition. Ferdinand P. Beer E. Russell Johnston, Jr. John T. DeWolf. Lecture Notes: J. Walt Oler Texas Tech University

KONU 13: GENEL UYGULAMA

EEME 210 ELEKTRONİK LABORATUARI

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DEVAM ETMEKTE OLAN ÖĞRENCİLERE UYGULANACAK PROGRAMLAR

ÇEVRESEL TEST HİZMETLERİ 2.ENVIRONMENTAL TESTS

Küçük ve Mikro Ölçekli Enerji Yatırımları için Hibrit Enerji Modeli

BJT (Bipolar Junction Transistor) nin karakteristik eğrilerinin incelenmesi

GÜNEŞ ENERJİSİ İLE DESTEKLENEN TERMOELEKTRİK SOĞUTMA SİSTEMİ PERFORMANS ANALİZİ

TERMOELEKTRĐK MODÜLLÜ YĐYECEK SAKLAMA KABI ĐMALATI VE DENEYSEL OLARAK ĐNCELENMESĐ

Giyilebilir Teknolojiler ve Solar Enerjili Şapka Uygulaması

EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ BİLGİSAYAR MÜHENDİSLİĞİ (İNGİLİZCE) BÖLÜMÜ DERS PROGRAMINDA YAPILAN DEĞİŞİKLİKLER

Dört Kenarından Ankastre Mesnetlenmiş Berkitmesiz Dikdörtgen Çelik Levhaların Taşıma Davranışları

ELEKTROLİZ YAPMAK İÇİN PI DENETİMLİ SENKRON DA-DA DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI

LED IŞIK KAYNAKLARININ RENK SICAKLIĞININ GÖRÜNTÜ İŞLEME TEKNİKLERİ KULLANILARAK BELİRLENMESİ. İsmail Serkan Üncü, İsmail Taşcı

Termoelektrik Atık Isı Jeneratör Tasarımı

MATRİS METODU İLE KÖPRÜ KABLOLARINA DÜZENLİ GERGİ UYGULAMASI

Bu deneyde lab cihazlarının kullanımı için 4 uygulama yapılacaktır.

TERMOELEKTRİK SİSTEMLİ YEMEK TAŞIMA MODÜLÜ TASARIMI VE ANALİZİ

Unlike analytical solutions, numerical methods have an error range. In addition to this

Her İşletmenin Mutlaka Bir Enerji Politikası Olmalıdır.

TEKSTİL VE MÜHENDİS (Journal of Textiles and Engineer)

Chapter 3. Elektrik Devreleri. Principles of Electric Circuits, Conventional Flow, 9 th ed. Floyd

MÜFREDAT DERS LİSTESİ

ÖZET OTOMATİK KÖKLENDİRME SİSTEMİNDE ORTAM NEMİNİN SENSÖRLERLE HASSAS KONTROLÜ. Murat ÇAĞLAR

Transkript:

Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07 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: 4.0.05 Kabul:.05.06 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.4-7-0 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: 4.0.05 Accepted:.05.06 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.4-7-0 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: +90 64 0800-45

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07. 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

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07 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 4 065

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07 066 Şekil. Parabol Hesaplamaları ile TE Modül Parametrelerinin belirlenmesine önelik akış şeması (Flow chart to determine TE module parameters b parabolic calculation)

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07. 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

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07 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 0 00 0, 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

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMALAR (RESULTS AND DISCUSSIONS) Yeni parabol algoritmasına daanan test sisteminin performansını belirlemek amacıla Melcor CP.4-7-0 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.4-7-0 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.4-7-0 model 069

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07 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.4-7-0 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)

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07 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.4-7-0 model TE modülün parametrelerin karşılaştırılması (Comparison the CP.4-7-0 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 5,40 --- 68 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.4-7-0 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 / 75004 ve NATO Public Diplomac Division in the framework of Science for Peace (NATO.NUKR.SFPP 98456) projesi kapsamında desteklenmiştir. 07

Dişlitaş ve Ahıska / Journal of the Facult of Engineering and Architecture of Gazi Universit :4 (06) 06-07 KAYNAKLAR (REFERENCES). Harman T.C., Special techniques for measurement of thermoelectric properties, Journal of Applied Phsics, 9, 7-8, 958.. Goldsmid H.J., A simple technique for determining the seebeck coefficient of thermoelectric materials, Journal of Phsics E: Scientific Instruments, 9 (), 9-9, 986.. 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, 995. 4. 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, 00. 5. 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 (), 78-788, 04. 6. Shen Z.G., Wu S.Y., Xiao L., Theoretical analsis on the performance of annular thermoelectric couple, Energ Conversion and Management, 89, 44-50, 05. 7. 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, 05. 8. Ahiska R., Ahiska K., New method for investigation of parameters of real thermoelectric modules, Energ Conversion and Management, 5, 8-8, 00. 9. 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, 009. 0. 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.4-7-0 thermoelectric cooler datasheet. http://akizukidenshi.com/download/ds/melcore/cp.pdf. Access Date October, 06. 07