小外部不可逆性下热电装置的最优性能

在热电装置的热力学分析中，典型的不可逆性包括有限速率传热、热泄漏和焦耳热过程。近似分析通常关注内部或外部不可逆性，得到了最大功率效率（EMP）的著名表达式，例如内可逆模型的Curzon-Ahlborn值和外可逆模型的Schmiedl-Seifert形式。在恒定属性模型中，我们同时考虑了内部和外部不可逆性。我们采用对称且小外部不可逆性（SEI）的近似，得到了一个依赖于三个参数的EMP的可处理表达式：i) 内部热导与外部热导之比，ii) 热电材料的品质因数，iii) 热库和冷库温度之比。我们研究了该EMP的极限形式，并将我们的框架与精确模型以及有限时间热力学中的其他不可逆模型（如最小非线性模型）进行了比较。特别地，我们认为内可逆近似下的热电发电机可以映射到高温区域下的费曼棘轮的介观模型，从而为文献中将线性区域的热电发电机映射到外可逆情况的观点提供了替代方案。最后，将我们的研究扩展到与发电机类似假设下的热电制冷机，我们分析了最大冷却功率下的效率。