新型下水道发电装置设计（说明书）.docVIP

新型下水道发电装置设计 作者 何伟冰 指导教师 高英明 摘要：本设计针对目前下水道发电装置不易除掉水中杂质，叶轮的工作效率等问题，提出了一种新结构，该结构通过增加一个过滤装置和改进叶轮形状等方法，使下水道发电机的工作效率加以提高，并且不容易受到杂质带来的负面影响。 1．背景 下水道发电是一种新型的发电模式，可以说是变废为宝的一个典型例子。它的发电模式是利用水在下水道竖直流过时，有比较大的重力势能，在下水道底端安装一个叶轮，水冲过叶轮使叶轮转动，带动发发电机发电。 目前，党中央提出建设节约型社会，全社会都提倡低碳环保，废物利用，在这样的大背景下，下水道发电机的前景是不可限量的，如果能大规模应用，将给社会带来无限大得利益。假设一个居民小区按照有6千户居民来计算，每3户一天用1吨水，那么，排出的废水将有两千吨，如果将这些水全部利用起来，将减少很多很多的电能，给社会减少很多电力负担。濮存希老师曾经在公益广告中说，如果每户居民每天节电一小时，将给全国省下几千万吨，甚至上亿吨的煤。开发并应用像下水道发电机这种新型产能工具是一个必然趋势。 2．研究现状 利用下水道发电是人们在2000年前后研究的一个课题，在2006年，美国的一个大学生制造出了下水道发电机，当时只是单纯的一个发电装置。在2006年到2007年间，中国又相继有两例下水道发电装置在各自的比赛中获奖，但都有美中不足之处，比如，下水道中会有如头发之类的杂物，这些物质非常容易损坏发电装置，最大的隐患就是头发，线头等的缠绕在叶轮上，使之无法非常正常的运转；叶轮形状的选择；如果装置脏了，怎样来清理等。本装置主要针对几个主要的问题进行了改进，使装置可以发挥更大的作用。 3、新型下水道发电装置设计 图1 新型下水道发电装置组成图 本装置主要针对水槽下水设计。本装置设计主要分为两部分，分别是杂质过滤设计和发电形式设计。如图1所示： 第一 在发电装置前加一个过滤装置，这样大大降低了杂质进入发电装置的几率。如图2所示， 图2 过滤装置结构图 过滤装置里含有一个倾斜着，较密的过滤网，出水管是垂直于过滤网方向出水的，这样杂质就不会用过过滤网，因为过滤网是倾斜着的，这样就一定会有水沿着过滤网形成的坡面流下，同时把杂质冲到水箱中，就能尽可能的使过滤网面保持清洁，不会被堵塞，当用水高峰过后，打开水箱下面的阀门，就可以将少量含杂质的废水排出。这样, 可以大大地提高发电装置的使用率, 发出更多的电. 第二 本装置采用的是如纸制风车样式的叶轮，不同于普通的叶轮, 灵感就是来源于小朋友手中玩的自制的纸风车，相信每个人都会在童年时期玩过纸风车，如果风力足够的话，风车会转动的很快，当这种样式的叶轮应用在下水道发电机中时，水从高处落下，有强大的重力势能，冲击叶片，即可使叶轮飞快的转动起来。如果叶轮采用铝合金材质的话，优点就更多了，铝合金比较轻便，叶轮转动的速度会更快；铝合金还比较耐腐蚀，同时长时间在潮湿的环境下还不易生锈；在市场上，铝合金在同类金属中的成本较低，机械强度更是其他非金属制品无法比拟的。 图3 叶轮结构示意图 第三，在本身就很脏的下水道环境当中，不清理是难以保证装置的工作的效果的，以往的装置都没有考虑到这一点，本装置就采用阀门来控制管路来完成清洗工作，如原理图所示，当处于用水低峰的时间段，用两个阀门交换开关，便可将要拆洗的部件拆下清洗，即使这时有水需从下水道排出，从另一条管道即可流走。 第四，人们用水是不定时的，因此，直接把电导给用电器就不是很合理，本装置把产生出来的电存于蓄电池当中，当集到一定电量时再给予用电器使其工作。 第五，在下水道中，防潮的问题很关键，尤其是发电机，更是重中之重。因为发电机是通过轴与叶轮相连的，而叶轮是直接与水接触的，最好的方法是将发电机与下水道隔离开就好了，如图2。 本装置可以用于宾馆，办公大楼，学生公寓，居民小区等，如果在合适的条件下也可用于工厂，有益效果是既能充分利用下水道中排出的污水中的能量，做到变废为宝，又可将污水中的能量转化为电能，满足一部分用电的需要。在未来，如过可以大规模的使用新型下水道发电机，将可以大大缓解城市中的用电需求，响应可持续发展策略，给社会造福，为子孙后代留下宝贵的矿物资源。