空調(diào)的風(fēng)能與熱的綜合發(fā)電

1、關(guān)于空調(diào)的風(fēng)能與熱的綜合發(fā) 電作者:日期:關(guān)于空調(diào)的風(fēng)能與熱的綜合發(fā)電、設(shè)計(jì)背景當(dāng)今世界，能源問題是許多工業(yè)、科技發(fā)展的一個(gè)最大的限制因素。 如今世 界范圍內(nèi)能源緊缺，作為重要能源之一的石油價(jià)格也在飛漲。 同樣的，作為人類 發(fā)展生活不可或缺的另一能源一一電力也日趨緊張。由于溫室效應(yīng)的影響日益明顯，加之人民生活水平的不斷提高，空調(diào)的普及率 也在不斷提高。炎炎夏日，空調(diào)在飛速運(yùn)轉(zhuǎn)為人們帶來夏日的涼爽的同時(shí)卻消耗 的大量的電力資源，而空調(diào)在對(duì)外排風(fēng)時(shí)的大量轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能和空氣流通產(chǎn)生的風(fēng)能卻在沒有加以絲毫利用的情況下白白流失了。在目前能源緊張的情況下，如此大規(guī)模的能源浪費(fèi)是我們所不樂見的。因此，我們利用

2、空調(diào)排風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較為穩(wěn)定，引起的空氣流動(dòng)速度相對(duì)恒定的 特點(diǎn)，利用風(fēng)力進(jìn)行小規(guī)模發(fā)電并儲(chǔ)存電力。利用空調(diào)排風(fēng)扇發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)的因?yàn)椋善滹L(fēng)力相對(duì)恒定，所產(chǎn)生的電壓也相對(duì)恒定；并且做到了資源的回收再利用 以減少對(duì)能源的浪費(fèi)。?設(shè)計(jì)原理主要包括風(fēng)能應(yīng)用和熱能應(yīng)用:(1) ?風(fēng)能應(yīng)用現(xiàn)代變速雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理就是通過葉輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械轉(zhuǎn)距(風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)，通過主軸傳動(dòng)鏈，經(jīng)過齒輪箱增速到異步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速后，通過勵(lì)磁變流器勵(lì)磁而將發(fā)電機(jī)的定子電能并入電網(wǎng) .如果超過發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子也處于發(fā)電狀態(tài)，通過變流器向電網(wǎng)饋電最簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)可由葉輪和發(fā)電機(jī)兩部分構(gòu)成，立在一定高度的塔干上，這是小型離網(wǎng)

3、風(fēng)機(jī). 最初的風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能隨風(fēng)變化時(shí)有時(shí)無，電壓和 頻率不穩(wěn)定，沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.為了解決這些問題，現(xiàn)代風(fēng)機(jī)增加了齒輪箱、偏航 系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等齒輪箱可以將很低的風(fēng)輪轉(zhuǎn)速（1 5 0 0千瓦的風(fēng)機(jī)通常為122 2轉(zhuǎn)/分）變?yōu)楹芨叩陌l(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速（發(fā)電機(jī)同步轉(zhuǎn)速通常為150 0轉(zhuǎn)/分）.同時(shí)也使得發(fā)電機(jī)易于控制，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的頻率和電壓輸出.偏航系統(tǒng)可以使風(fēng)輪掃掠面積總是垂直于主風(fēng)向.要知道,150 0千瓦的風(fēng)機(jī)機(jī)艙總重50多噸，葉輪3 0噸，使這樣一個(gè)系統(tǒng)隨時(shí)對(duì)準(zhǔn)主風(fēng)向也有相當(dāng)?shù)募夹g(shù)難度風(fēng)機(jī)是有許多轉(zhuǎn)動(dòng)部件的，機(jī)艙在水平面旋轉(zhuǎn)，隨時(shí)偏航對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向；風(fēng)輪沿水 平軸旋轉(zhuǎn)，以便產(chǎn)生

4、動(dòng)力扭距.對(duì)變槳矩風(fēng)機(jī)，組成風(fēng)輪的葉片要圍繞根部的中心 軸旋轉(zhuǎn)，以便適應(yīng)不同的風(fēng)況而變槳距.在停機(jī)時(shí)，葉片要順槳，以便形成阻尼剎早期采用液壓系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)葉片槳矩（同時(shí)作為阻尼、停機(jī)、剎車等狀態(tài)下 使用），現(xiàn)在電變距系統(tǒng)逐步取代液壓變距.就1 50 0千瓦風(fēng)機(jī)而言，一般在4米/秒左右的風(fēng)速自動(dòng)啟動(dòng)，在13米/秒左右發(fā)出額定功率.然后，隨著風(fēng)速的增加，一直控制在額定功率附近發(fā)電，直到風(fēng)速 達(dá)到25米/秒時(shí)自動(dòng)停機(jī).現(xiàn)代風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)極限風(fēng)速為6 0 -7 0米/秒，也就是說在這么大的風(fēng)速下風(fēng)機(jī)也不會(huì)立即破壞.理論上的12級(jí)颶風(fēng)，其風(fēng)速范圍也僅為3 2 .7-36.9米/秒.風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)要根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)

5、向?qū)ο到y(tǒng)加以控制，在穩(wěn)定的電壓和頻率下 運(yùn)行，自動(dòng)地并網(wǎng)和脫網(wǎng) 同時(shí)*齒輪箱、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行溫度，液壓系統(tǒng)的油壓，對(duì) 出現(xiàn)的任何異常進(jìn)行報(bào)警，必要時(shí)自動(dòng)停機(jī),屬于無人值守獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)單元.壓力II壓時(shí)2Zh-r勵(lì) I IL_j(2)熱能應(yīng)用溫度這個(gè)名詞是因?yàn)槲覀兲焯炻牭玫剑圆蝗柺裁词菧囟鹊膶?shí)質(zhì)。溫度 是指一定環(huán)境下物體內(nèi)分子或原子熱運(yùn)動(dòng)的“速度”。比如氣溫就是指氣體分子的運(yùn)動(dòng)速度。不過他們的運(yùn)動(dòng)是“熱”運(yùn)動(dòng)，沒有固定的方向，或者說物體內(nèi)由于分子相互碰撞，能量相互傳遞，方向時(shí)時(shí)因碰撞而改變。故物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)很 快達(dá)到同一運(yùn)動(dòng)速度“狀態(tài)”再說溫度傳遞。兩片具有溫差的物體接近時(shí)，有兩種方式可以形

6、成“熱”傳遞?；蛘哒f形成分子運(yùn)動(dòng)速度傳遞。第一是分子碰撞，溫度低的速度慢，能量低。溫度高的速度快。兩者結(jié)合再一起，最終形成“中和”。第二種是“熱輻射”，說到 底就是“電磁輻射”。只是這種電磁輻射的波長要比可見光長一些，但溫度高時(shí) 發(fā)出的輻射就是“可見光”了。所以說在空間內(nèi)“電磁輻射”是能量傳遞的最基 本形式。物體只要在絕對(duì)零度以上就能向外界發(fā)射“電磁輻射”線。只是不同物 體在不同溫度下，電磁輻射的強(qiáng)度不同。溫差就是指兩種物體在接觸時(shí)電磁輻射強(qiáng)度有差別。即物體間存在電磁場(chǎng)強(qiáng) 度差別，即存在“電位差”或者說存在“電動(dòng)勢(shì)”，導(dǎo)線可以理解為“等勢(shì)體”。這 樣溫度不同的物體間接一導(dǎo)線，有“電流”產(chǎn)生就好

7、理解了。 “溫差發(fā)電”就不奇 怪了。溫差發(fā)電將熱能直接轉(zhuǎn)化為電能，只有微小溫差存在的情況下也能應(yīng)用，是適用范圍很廣的綠色環(huán)保型能源一一它甚至能利用人的體熱，為各種便攜式設(shè)備供電，真正做到變廢為寶。”就溫差電技術(shù)的機(jī)理、該領(lǐng)域最新研究進(jìn)展、進(jìn)行推廣應(yīng)用的緊迫性和當(dāng)前 可能取得進(jìn)展的突破點(diǎn)等問題，兩位從事能源材料與設(shè)備技術(shù)研究的專家接受了 本報(bào)記者的專訪。S ee be c k效應(yīng)“溫差發(fā)電通過熱電轉(zhuǎn)換材料得以實(shí)現(xiàn)， 而檢定熱電轉(zhuǎn)換材料的標(biāo)志，在于 它的三個(gè)基本效應(yīng):Peltier效應(yīng)、Se ebeck效應(yīng)和Thoms on效應(yīng)?！睓鑲チ岣苯淌谡f，正是這三個(gè)效應(yīng)，奠定了熱力學(xué)中熱電理論的基礎(chǔ)，也為

8、熱電轉(zhuǎn)換材料的實(shí) 際應(yīng)用展示了廣闊前景。其中，Seebec k效應(yīng)是溫差發(fā)電的基礎(chǔ)。1 821年德國人Se ebeck發(fā)現(xiàn)，在兩種不同金屬（銻與銅）構(gòu)成的回路中,如果兩個(gè)接頭處存在溫度差，其周圍就會(huì)出現(xiàn)磁場(chǎng)，又通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)回路 中存在電動(dòng)勢(shì)。這一效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，為測(cè)溫?zé)犭娕?、溫差發(fā)電和溫差電傳感器的制 作奠定了基礎(chǔ)。熱電轉(zhuǎn)換材料直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能， 是一種全固態(tài)能量轉(zhuǎn)換方式，無需化 學(xué)反應(yīng)或流體介質(zhì)，因而在發(fā)電過程中具有無噪音、無磨損、無介質(zhì)泄漏、體積 小、重量輕、移動(dòng)方便、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在軍用電池、遠(yuǎn)程空間探測(cè)器、遠(yuǎn)距離通訊與導(dǎo)航、微電子等特殊應(yīng)用領(lǐng)域具有“無可替代”的地位。在21世

9、紀(jì)全球環(huán)境和能源條件惡化、燃料電池又難以進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的情況下，溫差電技術(shù)更成為引人注目的研究方向。溫差發(fā)電的工作原理是，將兩種不同類型的熱電轉(zhuǎn)換材料 N和P的一端結(jié)合并將其置于高溫狀態(tài)，另一端開路并給以低溫時(shí)，由于高溫端的熱激發(fā)作用較強(qiáng),空穴和電子濃度也比低溫端高，在這種載流子濃度梯度的驅(qū)動(dòng)下， 空穴和電子向低溫端擴(kuò)散，從而在低溫開路端形成電勢(shì)差；如果將許多對(duì)P型和N型熱電轉(zhuǎn)換材 料連接起來組成模塊，就可得到足夠高的電壓，形成一個(gè)溫差發(fā)電機(jī)。現(xiàn)在已經(jīng)有專門的溫差發(fā)電片，結(jié)構(gòu)如下圖:cold sidehotsemiconductorofp-type setviiconductor of n-tvpe isolator(ceramics3ida:arductor 【copper)，每2 0攝氏度可以產(chǎn)生 1V的淘寶上賣的40 x 4 0的片子溫差發(fā)電片（不是制冷片） 電壓（保持兩面6 0度溫差，可以得到3 .5V電壓,3- 5 A電流）。94h油箱，簽油泵筈逆止閨，4.檜油rt5.空r冷卻孤建網(wǎng)，匸椿知堪.鼠循環(huán)漿.密汽 圖1屢有汽輪沁機(jī)組袴卻乘撫圖*諾往軸承仝氣基本原理如下圖：三、發(fā)展前景空調(diào)工作時(shí)，風(fēng)扇會(huì)一直吹出恒速的風(fēng)，因此用作風(fēng)力發(fā)電時(shí)會(huì)給好，把空調(diào)的風(fēng)能利 用風(fēng)力發(fā)電機(jī)加以利用，可以有效的減少能量損耗。同時(shí)，由于空調(diào)的