能源是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),對(duì)經(jīng)濟(jì)繁榮、民生改善和國(guó)家安全至關(guān)重要。能源的消耗會(huì)產(chǎn)生余熱,余熱的排放形式復(fù)雜,無法大規(guī)模有效利用,不僅造成能源的浪費(fèi),也與當(dāng)前建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的社會(huì)發(fā)展需求不協(xié)調(diào)。為了解決能源消耗產(chǎn)生的余熱收集問題,國(guó)內(nèi)外通過研究智能材料間接轉(zhuǎn)換余熱而發(fā)電,形成了多種二次能源重復(fù)利用的技術(shù)與方法。本文將基于國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目《壓電與形狀記憶合金復(fù)合型熱能發(fā)電技術(shù)與方法研究》,設(shè)計(jì)一種結(jié)合形狀記憶合金和壓電材料的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的裝置。全文的研究?jī)?nèi)容如下:1.設(shè)計(jì)一種利用兩種智能材料實(shí)現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換的機(jī)械結(jié)構(gòu)。熱電轉(zhuǎn)換裝置的工作原理:形狀記憶合金受熱產(chǎn)生變形能帶動(dòng)滑輪組連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),在滑輪組旋轉(zhuǎn)的過程中沖擊輪撞擊壓電振子發(fā)生變形而發(fā)電。2.對(duì)本文熱電轉(zhuǎn)換裝置的沖擊輪的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行分析。首先從受力角度分析形狀記憶合金絲帶動(dòng)兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)的原因,然后通過研究形狀記憶合金絲在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中能量的吸收與釋放,對(duì)兩輪進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,得出角速度隨時(shí)間的變化關(guān)系。其次結(jié)合動(dòng)力學(xué)公式,計(jì)算沖擊輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的沖擊力,確定使得兩輪能夠旋轉(zhuǎn)的半徑關(guān)系,當(dāng)沖擊輪半徑為30mm時(shí),結(jié)合驅(qū)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

熱能的收集潛力壓電材料由于正壓電效應(yīng)受力變形時(shí)

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文2本文將結(jié)合形狀記憶合金與壓電材料的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種通過Ni-Ti形狀記憶合金絲轉(zhuǎn)換熱能形成變形能，再以這種變形能驅(qū)動(dòng)滑輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，在滑輪組轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，使滑輪組中的沖擊輪撞擊壓電振子產(chǎn)生電荷成電能的熱電轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，為小型余熱發(fā)電技術(shù)提供一種新思路。1.2熱發(fā)電技術(shù)研究概述目前，低等級(jí)熱能收集技術(shù)目前主要以下四種[3]：溫差發(fā)電、熱釋電發(fā)電、熱磁發(fā)電和熱彈性發(fā)電，如圖1.3所示。圖1.3四種低等級(jí)熱能收集技術(shù)1.2.1溫差發(fā)電1.溫差發(fā)電的原理溫差發(fā)電技術(shù)是一種利用半導(dǎo)體材料的熱電效應(yīng)直接實(shí)現(xiàn)熱能向電能轉(zhuǎn)換的熱發(fā)電技術(shù)[4]。熱電材料的熱電效應(yīng)是由電流引起的可逆熱效應(yīng)和由溫差引起的電效應(yīng)的統(tǒng)稱[5]，具體包括Seebeck效應(yīng)、Peltier效應(yīng)、Thomson效應(yīng)，如圖1.4所示。溫差發(fā)電主要是采用了塞貝克（Seebeck）效應(yīng)，1821年，德國(guó)物理學(xué)家Seebeck發(fā)現(xiàn)在兩種不同金屬構(gòu)成的回路中，如果兩個(gè)接頭處的溫度不同，其周圍就會(huì)出現(xiàn)磁場(chǎng)[6]。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)之后，發(fā)現(xiàn)回路中有一電動(dòng)勢(shì)存在，這種現(xiàn)象稱為Seebeck效應(yīng)[7]，這種現(xiàn)象是溫差發(fā)電技術(shù)的理論基矗熱電材料可分為兩類：一類是以空穴遷移為主的P型熱電材料，另一類是以電子遷移為主的N型材料[8-9]。基于塞貝克效應(yīng)的溫差發(fā)電需要將匹配的P型、N型熱電材料串聯(lián)成回路，在冷熱端溫差的作用下，構(gòu)成的這種回路可以將熱能轉(zhuǎn)換為電能。溫差發(fā)電原理圖如圖所示1.5（a）所示，空穴和電子分別在P型和N型引腳中從熱側(cè)流向冷側(cè)，導(dǎo)致電流在外部電路中由P型引腳流向N型[10]，這種單個(gè)PN節(jié)的

第1章緒論3發(fā)電功率很低，溫差發(fā)電模塊是將多個(gè)單級(jí)PN節(jié)通過串并聯(lián)的方式集成為一個(gè)整體，如圖1.5（b）所示。圖1.4熱電效應(yīng)：（a）Seebeck效應(yīng)（b）Peltier效應(yīng)（c）Thomson效應(yīng)（a）（b）圖1.5溫差發(fā)電2.溫差發(fā)電的研究現(xiàn)狀溫差發(fā)電技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天、工業(yè)余熱、汽車尾氣排放的熱能以及柔性及微小型溫差熱電等各個(gè)領(lǐng)域。ThermaWattTM蠟燭供電的TEG熱能收集裝置將蠟燭的熱能轉(zhuǎn)換為電能，如圖1.6所示。尺寸為89mm95mm95mm的ThermaWatt,在接近室溫時(shí)，輸出能量達(dá)到500-800mW。圖1.6蠟燭供電的TEG熱能收集裝置

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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