吳璋 徐棟梁

（山東科技大學(xué) 山東 泰安 271019）

引言

水在流動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，較大的沖擊力可以帶動(dòng)小型裝置的運(yùn)作，將裝置放置液體運(yùn)輸管道中，因此可以帶動(dòng)裝置內(nèi)水輪的轉(zhuǎn)動(dòng)從而將原本流失的能量?jī)?chǔ)存在該裝置中進(jìn)而進(jìn)行節(jié)能和儲(chǔ)能。這種裝置需要設(shè)計(jì)嚴(yán)密，放置完善，產(chǎn)生的能量要實(shí)際可用，主要轉(zhuǎn)化成電能等其它形式的能量。

本文目的是通過液體的流動(dòng)性產(chǎn)生的沖擊力，帶動(dòng)管道中的轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)能裝置，將液體流動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化成實(shí)際做功的電量。

1 能源損失的嚴(yán)峻形勢(shì)

在目前大環(huán)境下，我國(guó)在能源發(fā)展方面已經(jīng)取得了較大進(jìn)展，能源總量翻了兩倍，在煤炭生產(chǎn)、石油天然氣的勘探開發(fā)、大型水電站建設(shè)、核電發(fā)展以及可再生能源的方面，取得了舉世矚目的成就。我國(guó)在開發(fā)和利用能源方面還存在著許多問題。初步測(cè)算，到2050年，中國(guó)能源生產(chǎn)總量可達(dá)到35.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中，原煤33.5億噸，占67.7%；原油2.3億噸，占9.3%；天然氣1500億立方米，占5.6%，水電11540億千瓦小時(shí)，占4.5%。進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出新一輪的快速增長(zhǎng)形勢(shì)，能源生產(chǎn)儲(chǔ)存并不能滿足能源需求的增長(zhǎng)。根據(jù)預(yù)測(cè)我國(guó)國(guó)內(nèi)能源供應(yīng)的缺口量，在21世紀(jì)初期將超過1億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2030年約為2.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，到2050年約為4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，規(guī)模約占年能源需求量的1/10。從數(shù)據(jù)中便可清晰得知，中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)極其不合理。煤炭占到了67%以上，而新能源，包括天然氣、可再生能源、核電等，比例都很低。長(zhǎng)期消耗化石燃料，帶來大量的污染和溫室氣體排放，也給我國(guó)環(huán)境造成巨大的壓力[1]。

2 儲(chǔ)能裝置的基本原理

本著節(jié)能減排的觀念出發(fā)，從傳統(tǒng)的水輪中找到突破點(diǎn)，類似將其簡(jiǎn)化縮小放置在管道中，并利電磁感應(yīng)發(fā)電的基本原理對(duì)流失能源進(jìn)行收集儲(chǔ)存，同時(shí)利用相關(guān)的防水材料，新型管道材料等對(duì)裝置本身的優(yōu)化就是更進(jìn)一步的提升。并結(jié)合個(gè)人實(shí)際的生活經(jīng)驗(yàn)，考慮到在實(shí)際用水的過程中水流在管道中產(chǎn)生了足夠的動(dòng)力，但這一部分能源未能完全利用，產(chǎn)生了某種程度上的浪費(fèi)。我們便思考是否能將這個(gè)過程中所浪費(fèi)的能源加以利用，便設(shè)計(jì)產(chǎn)生了本裝置。產(chǎn)品主要是通過液體的流動(dòng)性產(chǎn)生的沖擊力，帶動(dòng)管道中的轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)能裝置，將液體流動(dòng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化成實(shí)際應(yīng)用的電量。液體在流動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊力，較大的沖擊力可以帶動(dòng)小型裝置的運(yùn)作，將裝置放置液體運(yùn)輸管道中，因此可以帶動(dòng)裝置內(nèi)轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)從而將原本流失的能量?jī)?chǔ)存在了該裝置中進(jìn)而進(jìn)行節(jié)能和儲(chǔ)能。這種裝置設(shè)計(jì)嚴(yán)密，放置完善，產(chǎn)生的能量實(shí)際可用，主要轉(zhuǎn)化成電能等其它形式的能量[2]。

3 主要技術(shù)問題及解決方案

3.1 轉(zhuǎn)輪阻力

由于水中本身就存在阻力，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)也會(huì)帶來磨損阻力，所以迫切需要解決轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)中上下水流不同的沖擊，按照力學(xué)設(shè)計(jì)，會(huì)加裝在入水口一側(cè)，將平衡同一股水流帶來的逆向影響。

3.2 防水效果

基于設(shè)備和液體密切接觸工作，設(shè)備首先要確保安全性，必須要設(shè)計(jì)合理的防水套裝，由于是小型設(shè)備，存在無法長(zhǎng)時(shí)間工作的可能，需要能定期收起裝置進(jìn)行檢修，所以在此過程中既要減少可拆卸設(shè)施的數(shù)目，又要保證在出現(xiàn)問題后可以進(jìn)行及時(shí)的查詢問題所在[3]。

3.3 雜質(zhì)磨損

不同液體對(duì)設(shè)備造成的磨損不盡相同，特殊液體帶有的重金屬離子，在運(yùn)行過程過會(huì)對(duì)設(shè)備造成損傷，也容易導(dǎo)致漏電，在設(shè)計(jì)之初就要考慮這個(gè)問題，能否對(duì)某些離子進(jìn)行篩除。不論是我們平時(shí)使用的生活用水或者在工業(yè)上使用的工業(yè)用水，在水中都會(huì)都許多雜質(zhì)或者工業(yè)上的重金屬離子。這些物質(zhì)都會(huì)減緩產(chǎn)品使用壽命，在這方面我們還未能完全解決。如何提高我們裝置的使用使用壽命，充分緩解水中雜質(zhì)對(duì)本裝置的影響問題我們還有待提升。

3.4 預(yù)期效果

達(dá)到設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)并克服問題后，設(shè)備的儲(chǔ)能效率進(jìn)一步提升，找到運(yùn)行中未考慮到的潛在問題以及安全隱患，需要較長(zhǎng)時(shí)間段的測(cè)試，最終確定該產(chǎn)品多類客戶的使用標(biāo)準(zhǔn)。達(dá)到設(shè)備使用標(biāo)準(zhǔn)后，它要對(duì)實(shí)際的生產(chǎn)生活帶來影響，對(duì)于家庭可以存儲(chǔ)流失的“電量”，對(duì)于工廠便可以縮減發(fā)展產(chǎn)生的能耗。充分利用家中水源產(chǎn)生的液體差發(fā)電儲(chǔ)能。針對(duì)其它類似行業(yè)的裝置設(shè)計(jì)，對(duì)我裝置的構(gòu)造進(jìn)行改造，達(dá)到耐腐蝕、耐高溫、轉(zhuǎn)輪不易磨損、不易纏繞等特點(diǎn)，更好的利用商業(yè)上排出的廢液、廢氣帶動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，降低工廠的成本。可利用管道中液體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力，加以轉(zhuǎn)輪裝置將其化為其它能源，達(dá)到對(duì)能源的多方面利用。由于各種管道內(nèi)含的液體幾乎都有較大的沖擊力，完全可以將他們進(jìn)行轉(zhuǎn)化，對(duì)于能源的多級(jí)利用有較好的效果。

4 結(jié)語

通過安裝轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)能裝置來充分利用用水時(shí)產(chǎn)生的水壓差，從而起到水流沖擊裝置引導(dǎo)發(fā)電儲(chǔ)能的效果。裝置的轉(zhuǎn)輪可以起到減小水壓的作用，從而避免水壓過大給家中的設(shè)備造成破壞。工廠排污及大規(guī)模工廠相關(guān)的液體流動(dòng)產(chǎn)生的壓力管道處可以安裝轉(zhuǎn)動(dòng)儲(chǔ)能裝置，其能充分利用液差儲(chǔ)能發(fā)電，一定程度上提升工廠的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約成本。城市中的下水道安裝此裝置能更好的利用廢水流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力從而推動(dòng)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電儲(chǔ)能，綠色環(huán)保，充分利用資源，解決小眾資源浪費(fèi)的狀況。