一种热电转换式波浪发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种热电转换式波浪发电系统，它由导桩导梁系统（1，3）、导轮浮体系统（4，2）、连杆气缸做功系统（5-9）和热电转换与散热系统（10-12）等部分组成，本发明专利技术将功热转换原理和现代热-电转换技术相结合，活塞气缸系统（5-9）固定在浮体（4）的上方，在气缸温（6）度高的位置安装热-电转换设备（热电偶）（10）。本发明专利技术可以利用浮体（4）随着波浪上下运动的机械能对活塞气缸系统（5-9）做功使气缸温度升高，并将该热能用热电偶（10）转化为电能。本发明专利技术设计原理简单可靠且造价低廉，随着对海洋能源利用的要求不断提高，该发电系统将有广泛的工程应用前景，产生显著的社会经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种热电转换式波浪发电系统
本专利技术是涉及一种将波浪动能直接转化为热能后发出高品质稳定电流的发电系统，具体地说是涉及一种波浪能发电系统，该系统利用波浪随时间高低变化的规律，推动浮体上下运动，浮体运动带动活塞压缩气缸气体使得气体内能增大，再将气体内能转化为闻品质稳定电能储存利用。
技术介绍
全球海洋总面积约为3.6亿平方米，占地球表面积的71%。海洋拥有丰富的水资源、生物资源、矿物资源以及庞大的动力资源。随着人类经济活动的迅猛发展，陆地资源已经难以满足社会发展需要，海洋正在成为人类的第二生存空间。波浪的形成是由具有自由表面的液体受到扰动后形成，水质点离开原来的平衡位置作周期运动。波浪形成后，液体表面作此起彼伏的波动。研究波浪运动规律在国民经济建设中，特别是对航运、港口、海洋等工程，有重要的理论意义和应用价值。海洋中的蕴藏了大量的能量，波浪能就是其中最为重要的一种。波浪主要是由于太阳辐射产生的光和热，导致地球表面气体温度不均匀，空气流动形成风后作用于海面而形成。深海中的波高一般而言有2m左右，而在大型风力作用下可以达到12m，所以波浪中的能量蕴含量大的惊人。如果加以有效应用，则可以在一定程度上缓解人类社会的能源危机。为贯彻国家的可持续发展策略，社会在今后的时期内必然会会向着绿色环保的方向发展，海洋工程理应为人类提供可充分利用的可再生能源，减轻污染，但波浪能的有效利用尚未大规模展开，其中尤其是波浪能的热电转换工作尚未见开展。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供了一种将波浪的动能和势能转化为热能后经过热电转化装置发出高品质稳定直流电的波浪发电系统。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现: 一种热电转换式波浪发电系统，其由导桩、导轮、活动式导梁、浮体、连杆、活塞-气缸系统、热电偶和散热器组成。热电转换式波浪发电机的固定部分由导桩和活动式导梁组成，导桩打入持力层形成固定式导桩。导桩的根数应根据当地的工程条件确定，这里假定为两根。活动式导梁套装在导桩上，并可以根据平均海平面的变化自由调节高程。导桩采用大刚度材料。浮体套装在导桩上。导轮安装在浮体上，并与导桩相接触，保证浮体可以随波高变化而沿着导桩自由上下运动。气缸固定在导梁上，气缸内部有可以压缩气体的活塞。活塞和浮体之间采用连杆相互铰接，使得浮体上下运动是可以推动活塞压缩气体产生热。此外，气缸底部有一个单向止气阀，使得外面的气体可以补充气缸内的气体损失，而气缸内的气体却不能流出，从而最大效益的聚集能量。活塞做功使气体产生的热能可以传递给气缸,使得气缸外表面发热。气缸的外表面末端安装有一定数量的热电转换装置。如此，热电转化装置可以根据汽缸外表面和大气的温度差来提供高品质稳定直流电。此外，热电转换装置的大气接触面上还安装了铝合金高品质散热器，可以更加稳定的保持热电转换装置两侧的温度差，从而保障供电的品质。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是: 本专利技术将导桩式浮体和气缸-活塞系统相连接，设计出一种将波浪动能转化为热能以后，再通过热电偶转化为高品质稳定电能的装置。该装置能有效的使波浪的机械能向内能转化，并将这部分内能高效的用于热电偶发电。本专利技术采用热-电转化的原理将由波浪产生的热能能量向电能转化，符合绿色环保和可持续发展的战略要求。本专利技术设计巧妙，造价低廉，具有多重效益。随着国民经济发展和深海工程的不断建设，本专利技术涉及的利用热电转化式波浪发电机将可能在海上发电工程中得到广泛应用，产生显著的社会经济效益。【附图说明】图1是热电转换式波浪发电机功能部件布置示意图 图2是活塞气缸发电装置工作原理示意图【具体实施方式】下面结合附图与【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细描述: 如图1至图2所示一种热电转换式波浪发电系统，由导桩导梁系统、导轮浮体系统、连杆气缸做功系统和热电转换与散热系统组成。热电转换波浪发电包括固定式导桩(I)和导梁(3);导轨浮体系统包括浮体(4)和导轮(2 );连杆气缸做功系统包括气缸(6 )，活塞(7 )、连杆(5 )、缸壁气孔(8 )和单向止气阀(9);热电转换与散热系统包括热电偶(10)、散热片(11)和接出导线(12)。导桩(I)采用大刚度材料，并打入泥面以下一定深度以保证桩身稳定；导梁(3)可以根据波浪大小和水面高低自行调节自身高程，以保证波浪的功热转化效率。导轮(2)的固定片牢固绑定在浮体上，并和浮体(4) 一起套装在导桩(I)上以保证浮体(4)可以随着波浪的高低变化沿着导桩上下运动。活塞(7)安装在气缸(6)内部，气缸(6)固定于导梁(3)上，连杆(5)连接活塞(7)和浮体(4)。当浮体(4)向上运动时，将推动活塞(7)压缩气缸内的气体，使得气体温度升高并通过热传导使得气缸底部温度上升；当浮体(4)向下运动时，活塞(7)将随之下落，气缸内气压减小。由于气缸(6)和活塞(7)间不可能完全密闭，总有部分气体在压缩过程中泄露，所以在活塞回落时气缸(6)内气压会略小于大气压，此时，外部空气通过缸壁气孔(8)顶开单向止气阀(9)对缸内空气进行补充。热电偶(10)的一个侧面贴于气缸的底端，另一个侧面暴露于空气中，并贴上高品质铝合金散热片(11)，使得热电偶两侧可以保持稳定的温差。热电偶产生的直流电可以通过外接导线(12)与各种电路或者电器设备相连接并提供电能。本专利技术的热电转换式波浪发电机的设计原理是将波浪作用下的浮体(4)作为动力源系统，借助连杆(5)推动活塞(7)压缩气缸(6)内气体做功生热，再将产生的热量通过热电偶(10)转化为高品质稳定直流电后，用导线(12)导出给电路与用电设备。除了以上核心部分以外还包括一些高强螺栓和连接预埋件等。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出:对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本专利技术中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热电转换式波浪发电系统?，包括?导桩、导轮、活动式导梁、浮体、连杆、活塞?气缸系统、热电偶和散热器，其特征是:所述?导桩（1）打入持力层，导梁（3）套装在导桩上?；所述?导轮（2）安装在浮体（4）上，浮体（4）套装在导桩（1）上?；所述?气缸（6）固定于导梁（3）上，活塞（7）位于气缸（6）内部?；所述?活塞（7）通过连杆（5）与浮体（4）相连?；所述?气缸（6）上有气孔（8）和单向止气阀（9）；所述?热电偶（10）一侧贴于气缸（6）表面，另一侧装有铝合金散热片（11），并联有导线（12）。

【技术特征摘要】
1.一种热电转换式波浪发电系统，包括导桩、导轮、活动式导梁、浮体、连杆、活塞-气缸系统、热电偶和散热器，其特征是: 所述导桩(I)打入持力层，导梁(3)套装在导桩上； 所述导轮(2)安装在浮体(4)上，浮体(4)套装在导桩(I)上； 所述气缸(6)固定于导梁(3)上,活塞(7)位于气...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱峰，耿颖，于立婷，殷佩生，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：