一种形状记忆合金热发电系统技术方案

本发明专利技术提供一种形状记忆合金热机装置，包括有上下相对的主动轮及传动轮，所述主动轮及传动轮上缠绕有形状记忆合金丝，所述传动轮的下部外设有水浴。本发明专利技术进一步提供一种形状记忆合金热发电系统及其使用方法。本发明专利技术提供的一种形状记忆合金热发电系统，利用形状记忆合金的可逆马氏体相变，采用温差作为发电能量供应，具有结构简单，能量转化效率高的优点，可对工业废热进行再利用，也有助于节能减排。也有助于节能减排。

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆合金热发电系统


[0001]本专利技术属于热机及发电机的
，涉及一种形状记忆合金热发电系统，具体涉及一种利用形状记忆合金将热能转换为动能和电能的系统。

技术介绍

[0002]汽车发动机，工业炉，空调等设备在使用过程中会产生大量废热，废热在我国工业用能中占比近60-65％。废热利用有多种途径和多种方法，但最重要、最有意义的还是发电，但因废热发电特别是低温余热发电的技术相对落后，制约着它的进一步发展。
[0003]形状记忆合金能够将废热转化为动能。形状记忆合金在温度低于马氏体转变结束温度时，合金易于拉伸、弯曲等变形；当温度升高到奥氏体转变开始温度以上时，形状记忆合金的马氏体相会转变成奥氏体相，同时合金之前的拉伸、弯曲等变形会回复，并记住初始的热定形形状，且形状记忆合金的马氏体转变是可逆过程。利用形状记忆合金可逆的马氏体相变，可以将形状记忆合金作为执行器件，利用发动机尾喷管、工业炉等设备不同区域的温度差，将热能转变为动能。相比于其他执行材料，形状记忆合金作为执行器件使用时，具有结构简单，能量转化率高的优点。而且目前综合性能最为优异的钛镍形状记忆合金，其相变温度可以从80摄氏度到液氮温度这一广泛的范围内进行调节，因而在低温余热利用领域具有极大的优势。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种形状记忆合金热发电系统，用于解决现有技术中低温余热利用效率低、热机结构复杂的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种形状记忆合金热机装置，包括有上下相对的传动轮及主动轮，所述传动轮及主动轮上缠绕有形状记忆合金丝，所述主动轮的下部外设有废液池。
[0006]优选地，所述传动轮的半径大于所述主动轮的半径。
[0007]优选地，所述传动轮转动经形状记忆合金丝传动，从而带动主动轮转动。
[0008]优选地，所述传动轮及主动轮的外圈设有凹槽。
[0009]更优选地，所述凹槽的形状选自U型或V型中的一种。
[0010]优选地，所述传动轮及主动轮的材质选自铝合金或者铜合金中的一种。
[0011]所述传动轮位于上方，所述主动轮位于传动轮的相对下方。
[0012]优选地，所述形状记忆合金丝的材质选自钛镍合金(TiNi)、钛镍锆合金(TiNiZr)、钛镍铪合金(TiNiHf)、钛镍铁合金(TiNiFe)、钛镍铜合金(TiNiCu)、钛镍铜铝合金(TiNiCuAl)、铜铝锰合金(CuAlMn)、铜铝镍合金(CuAlNi)、铜锌铝合金(CuZnAl)、铁镍钴钛合金(FeNiCoTi)、铁镍钴铝合金(FeNiCoAl)、铁锰硅合金(FeMnSi)中一种。
[0013]更优选地，所述形状记忆合金丝的材质为钛镍合金(TiNi)。
[0014]进一步优选地，所述钛镍合金，按质量百分比计，包括以下组分：
[0015]钛 44％；
[0016]镍 56％。
[0017]优选地，所述形状记忆合金丝通过拉拔制成形状记忆合金丝材。
[0018]更优选地，所述形状记忆合金丝材的直径为0.1-1mm。
[0019]更优选地，所述形状记忆合金丝材的马氏体转变起始温度(Ms)高于室温。进一步优选地，所述形状记忆合金丝材的马氏体转变起始温度(Ms)为80℃。
[0020]优选地，所述废液池中废液温度≥50℃。
[0021]优选地，所述主动轮下部浸入废液池的体积占主动轮的体积≤1/2。
[0022]更优选地，所述主动轮下部浸入废液池的体积占主动轮的体积的1/4～1/3。
[0023]本专利技术第二方面提供一种形状记忆合金热发电系统，包括有以下部件：
[0024]上述热机装置；
[0025]发电机，所述发电机外设有轴杆，所述轴杆的一端与所述发电机相连接，所述轴杆的另一端与所述热机装置的传动轮轴心相连接，用于将轴杆传递热机装置的轮体转动所获得的动能发送至发电机，再由发电机将动能转化为电能输出；
[0026]用电器，所述用电器与所述发电机相连接，用于接受发电机供电。
[0027]优选地，所述发电机为常规使用的将动能转化为电能的发电机。
[0028]优选地，所述用电器为常规使用的在电路中消耗电能的装置。
[0029]优选地，所述形状记忆合金热发电系统还包括有以下部件：
[0030]测速传感器，所述测速传感器设于所述热机装置的主动轮外，用于测定热机装置的轮体转动的转速；
[0031]测温传感器，所述测温传感器设于所述热机装置的废液池中，用于测定废液池中的水温；
[0032]监测器，所述监测器包括有控制器和显示屏，所述控制器分别与发电机、测速传感器、测温传感器、显示屏相连接，用于接收发电机发送的电流强弱信号，接收测速传感器测定的热机装置的轮体转速信号，接收测温传感器测定废液池中的水温信号，并由显示屏显示。
[0033]更优选地，所述测速传感器为常规使用的测量被测物运行速度的传感器。
[0034]更优选地，所述测温传感器为能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。
[0035]更优选地，所述监测器中的控制器为常规使用的控制器。本领域技术人员均了解，所述控制器的计算比较、判断、输出指令过程、均可以利用现有技术中的集成电路模块、可编程逻辑器件、其它硬件或安装相应的软件模块来实现。
[0036]更优选地，所述显示屏为常规使用的液晶显示屏。
[0037]优选地，所述形状记忆合金热发电系统还包括有支撑架和基座，所述支撑架的下部固定在基座上，所述支撑架的上部与轴杆相连接用于支撑固定轴杆。
[0038]更优选地，所述基座上还固定有废液池、用电器，所述用电器顶部设置发电机。
[0039]本专利技术第三方面提供一种形状记忆合金热发电系统的使用方法，包括如下步骤：
[0040]1)将主动轮的下部浸入废液池中，通过废液池中废液温度给缠绕在主动轮上的形状记忆合金丝提供热能，使其达到紧绷状态，从而使主动轮转动并带动传动轮转动以产生动能；
[0041]2)再将动能经轴杆传递至发电机，由发电机转化为电能，为用电器供电；
[0042]3)通过监测器中的控制器接收发电机发送的电流数值信号，接收测速传感器测定的热机装置的轮体转速信号，接收测温传感器测定废液池中的水温信号，并通过监测器中的显示屏显示。
[0043]步骤1)中，所述缠绕在主动轮上的形状记忆合金丝达到紧绷状态从而使主动轮转动，是指缠绕在主动轮上的形状记忆合金丝通过废液池中加热废液受热后达到紧绷状态，产生一个力矩实现使主动轮转动。
[0044]优选地，步骤1)中，所述废液池中废液温度≥50℃。
[0045]优选地，步骤1)中，所述主动轮转动速度为30-300r/min。
[0046]优选地，步骤2)中，所述发电机产生的峰值电压为2-8V。
[0047]优选地，步骤2)中，所述发电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆合金热机装置，其特征在于，包括有上下相对的传动轮(2)及主动轮(3)，所述传动轮(2)及主动轮(3)上缠绕有形状记忆合金丝(1)，所述主动轮(3)的下部外设有废液池(4)。2.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金热机装置，其特征在于，所述形状记忆合金丝(1)的材质选自钛镍合金、钛镍锆合金、钛镍铪合金、钛镍铁合金、钛镍铜合金、钛镍铜铝合金、铜铝锰合金、铜铝镍合金、铜锌铝合金、铁镍钴钛合金、铁镍钴铝合金、铁锰硅合金中一种。3.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金热机装置，其特征在于，所述形状记忆合金丝(1)通过拉拔制成形状记忆合金丝材，所述形状记忆合金丝材的马氏体转变起始温度为80℃。4.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金热机装置，其特征在于，所述主动轮(3)下部浸入废液池(4)的体积占主动轮(3)的体积≤1/2。5.根据权利要求1所述的一种形状记忆合金热机装置，其特征在于，所述废液池(3)中废液温度≥50℃。6.一种形状记忆合金热发电系统，其特征在于，包括有根据权利要求1-5任一所述的形状记忆合金热机装置，还包括有以下部件：发电机(8)，所述发电机(8)外设有轴杆(10)，所述轴杆(10)的一端与所述发电机(8)相连接，所述轴杆(10)的另一端与所述热机装置的传动轮(2)轴心相连接，用于将轴杆(10)传递热机装置的轮体转动所获得的动能发送至发电机(8)，再由发电机(8)将动能转化为电能输出；用电器(6)，所述用电器(6)与所述发电机(8)相连接，用于接受发电机(8)供电。7.根据权利要求6所述的一种形状记忆合金热发电系统，其特征在于，所述形状记忆合金热发电系统还包括有以下部件...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，张家华，金学军，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：