發(fā)布時(shí)間：2020-08-19 21:25

【摘要】：森林自然環(huán)境狀況和生物種群的現(xiàn)代監(jiān)測(cè)技術(shù),都離不開(kāi)無(wú)線(xiàn)傳感器。無(wú)線(xiàn)傳感器具有監(jiān)測(cè)便捷、迅速和功耗低等優(yōu)點(diǎn),非常適合在林區(qū)工作。由于林區(qū)環(huán)境的特殊性,樹(shù)木、植被眾多、郁閉度高,從而導(dǎo)致無(wú)線(xiàn)傳感器的供電和維護(hù)存在困難。為解決這一問(wèn)題,本研究設(shè)計(jì)了一種能為林業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)原位供電的發(fā)電裝置,并對(duì)其進(jìn)行了發(fā)電性能測(cè)試。此溫差發(fā)電裝置的特點(diǎn)是利用森林土壤與空氣間的溫度差,進(jìn)行熱電轉(zhuǎn)換,產(chǎn)生電能,從而為無(wú)線(xiàn)傳感器供電。溫差發(fā)電裝置主要是由重力熱管和溫差發(fā)電片(TEG)組成。在室內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了溫差發(fā)電裝置的可行性。并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化和完善,后期在室外自然條件下應(yīng)用,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。結(jié)果表明,在室內(nèi)人為控制土壤溫度,使得室內(nèi)空氣與土壤之間的最大溫差達(dá)到20℃時(shí),含有1個(gè)TEG、4個(gè)TEG、8個(gè)TEG的溫差發(fā)電裝置分別產(chǎn)生的最大瞬時(shí)電壓為 13.5mV、63.5mV、292.5mV,最大瞬時(shí)功率值分別為 0.3mW、0.61mW、13.8mW。因此,溫差發(fā)電裝置選用8個(gè)TEG。將此裝置投放到北京林業(yè)大學(xué)苗圃林區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),受到風(fēng)力、雨雪等天氣狀況的影響,在溫差為13℃時(shí),室外溫差發(fā)電裝置產(chǎn)生的最大瞬時(shí)電壓為63mV,瞬時(shí)電能約為0.82mW。此裝置安裝散熱翅片后,同樣的溫差下,產(chǎn)生的最大瞬時(shí)電壓為466mV,瞬時(shí)電能約為43.3mW。本裝置提供的電能滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)傳感器的供電需求。
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：S714
【圖文】：

圖２－１室內(nèi)溫差發(fā)電裝置模擬圖逡逑．２－１邋Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋Ｄｉａｇｒａｍ邋Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ邋Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋Ｄｅｖｉｃｅ發(fā)電片的轉(zhuǎn)換效率、增大熱管的吸熱面積和吸熱以失、提高熱管的傳送效率是我們要著重研究的。最該裝置打好理論基礎(chǔ)和可行性依據(jù)。為了以后使這的應(yīng)用，因此，在室內(nèi)進(jìn)行模擬溫差發(fā)電實(shí)驗(yàn)，土槽中，通過(guò)控制變量法得到不同溫差下，不同時(shí)，研究熱電轉(zhuǎn)換裝置的電響應(yīng)特性并繪制曲線(xiàn)。電轉(zhuǎn)換中的電壓、電流隨溫差電話(huà)的規(guī)律，為將溫。逡逑遞規(guī)律，我們需要對(duì)溫度及熱源進(jìn)行控制，目前。發(fā)熱電纜是以電力為能源，通過(guò)合金電阻絲通有單導(dǎo)和雙導(dǎo)之分，廣泛運(yùn)用在房屋地?zé)岵膳�，�?

（ｇ）邋Ｌｏｇｇｅｒ邋ｗｉｔｈｏｕｔ邋Ｐａｐｅｒ邐（ｈ）邋ＳＭＤ邋Ｓｅｎｓｏｒ逡逑圖２－２溫差發(fā)電裝置的部件總表逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｏｔａｌ邋ｐａｒｔ邋ｏｆ邋Ｔｈｅｒｍｏｅｌｅｃｔｒｉｃ邋Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ邋Ｄｅｖｉｃｅ逡逑表

Ｆｉｇ．２－４邋Ｗｏｒｋｉｎｇ邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ邋ｏｆ邋ＴＥＧ逡逑置的參數(shù)模型逡逑形象化與系統(tǒng)化的模擬。當(dāng)一定要從定量要在深入調(diào)查情況、認(rèn)識(shí)相關(guān)主體信息、的基礎(chǔ)上，用數(shù)學(xué)的獨(dú)特標(biāo)記和方式作學(xué)模型的推導(dǎo)，最終建立土壤－熱管－翅換系統(tǒng)的理論模型。然后把實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)模型，并改善數(shù)學(xué)模型的計(jì)算精度。逡逑熱傳遞包括三部分：一是土壤和熱管的程（適當(dāng)簡(jiǎn)化）；三是熱管和銅套、銅套＾邐（Ｎａ）２ＫＲ逡逑ａ為塞貝克系數(shù)，尤為半導(dǎo)體電偶的導(dǎo)熱

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