自发电型船舶淡水补充设备.doc

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1、自发电型船舶淡水补充设备设计者：赵迪，张强，刘勇，安策指导教师：丁光彬，李临生（河北工程大学水电学院，河北邯郸056021）作品内容简介本自发电型船舶淡水补充设备,它由取水装置、输水装置、脱盐装置、压电发电装置、电能输送线、蓄电装置、直流转化装置、调压装置、配电装置、供电装置、压力传感装置、计算机控制装置、自定义按钮系列、分流装置、分流驱动电机组成。本自发电型船舶淡水补充设备，采用新型EST技术和波浪压电发电技术，通过采集波浪能并将其运用到海水脱盐模块，以达到补给海运船舶淡水和电能的目的。本设备的

2、脱盐模块采用直流低压近距吸附、反向高压瞬间脱附的方式，在电化学反应极其微弱的情况下将海水中的盐离子运动延时并分离，实现海水的淡化；该设备的发电装置通过拨动“悬臂梁”式辐射状圆周阵列的新型压电振子材料，充分的利用了采集的波浪能、发电振子分部空间和发电材料物理性质，实现了高效的电能转化与蓄积；本设备的控制模块采用计算机智能化程序控制，实现了装备的自动运行；本设备的自定义控制面板可以对计算机程序进行档位调节，以满足对供电和供水的灵活转化，除此之外也可以根据淡水精度表调节淡水的精度，以满足不同的用水标准。

3、关键字：波浪发电海水淡化智能化运行无额外耗能1.研究背景远洋运输及其船舶在经济全球化时代在促进国际物流、增进国际贸易方面担负着越来越繁重的任务，发挥着越来越重要的作用。船舶动力装置需要消耗大量淡水，主要用作柴油机冷却水、锅炉给水、蓄电池用水等。这些淡水当然可以设专用水舱储存，但是对于远洋船舶，由于连续航行时间长，离开补给基地远，要储备足够多的淡水，必然要减少载货吨位，影响运输能力的充分利用；同时如果淡水储存时间长，也容易被细菌污染而变质；远洋船舶航行的生命力，也要求能源源不断地补充淡水，以适应海上

4、航行多变的气象和工作条件，而单纯的用水舱储存的淡水，就难以达到这个目的。其次，由于化石能源的不可再生，人类也面临着日趋严峻的能源危机。目前，世界各国都在开发新能源，例如：太阳能、风能、波浪能、潮汐能、地热能生物质能等一系列可再生能源。海洋波浪蕴藏着巨大的能量，正弦波浪每米波峰宽度的功率P≈HTkW/m。式中，H为波高，m;T为波周期，s。通过某种装置可将波浪的能量转换为机械的、气压的或液压的能量，然后通过传动机构、气轮机、水轮机或油压马达驱动发电机发电。全球有经济价值的波浪能开采量估计为1～10亿

5、kW。中国波浪能的理论储量为7000万kW左右。现有的海水淡化系统包括如下几种：冷冻法、反渗透法、太阳能法、低温多效、多级闪蒸、电渗析法、露点蒸发法、水电联产、热膜联产等。用于船舶海水淡化的主要有蒸发法、电渗析发、反渗析法等，而这些方法中耗能较多，但由于这些设备的种种局限性和技术的不完善性，作为船舶淡水补充设备，这些技术仍然有很大的不便，最核心的问题是这些设备需要消耗较多的能源，这大大加重了船舶的蓄能负担，而缺乏能源补给的海上船舶难以供养。62.设计原理2.1设计思路（A）根据电流的形成原理，即电

6、子的定向运动产生电流。当向海水中施加电压时，海水中的阴阳离子受到电场力的作用，定向地向电极两边移动，形成离子流流（电流）。而根据H2O分子和离子的化学性质，当向盐溶液中施加一定电压时，会出现电解现象。海水中的成分主要是H2O、Na+、Cl-、Ca2+、Mg2+等，据相关资料表明，当海水中施加的电压低于1.23V时，溶液中的电解反应几乎不发生，即该电压值为水电解的最低电压。在电解电压下，水溶液中主要发生物理反应，即离子的定向运动。（B)压电陶瓷是一种新材料，当通向电流时，陶瓷片发生快速振动，即蜂鸣效

7、果；当该压电陶瓷材料受到外力振动时，也会产生一定的交流电压，通过整流桥和蓄电池可以将压电陶瓷材料产生的电压转化成直流电储存起来。2.2结构设计结构设计从三方面入手，即实现本发明目的三部分构件，包括一个集成控制系统，与所述集成控制系统相连的至少一个海水脱盐系统和至少一个波浪压电发电机。图1海水脱盐模块效果图第一方面是海水脱盐模块（图1）的设计：所述海水脱盐系统包括壳体，位于所述壳体上方的海水进水口，位于壳体内的进水缓冲层和多个电极板；所述进水缓冲层位于海水进水口的下方，所述电极板位于进水缓冲层的下方

8、；所述壳体的下方设有分流装置，所述集成控制系统外设上设有正、负两根电极插条，所述电极板上设有插头，所述电极插条上交替设有多个插孔；所述电极板的插头与插孔相连；所述电极板的插头依次交错接到正、负两根电极插条上；所述电极板外镀有活性炭吸附层。所述壳体下方设有压力传感器。所述电极外设有电绝缘保护层。所述分流装置包括设置在壳体上的脱盐海水出口和高浓度海水出口，所述脱盐海水出口和高浓度海水出口外分别设有电磁阀阀门，所述电磁阀阀门与集成控制系统相连。图2波浪压电发电机效果图第二方面是波浪压电发