健身车的节能设计方案.doc

健身发电节能设计方案 班级：11热能与动力工程姓名：刘依琪 学号：1014010002健身节能一体化的设计方案1、 设计背景1、 设计来源 这个设计我在偶然的机会受同学的启发，误打误撞而来的。一开始我的设计是电动自行车踩踏板发电，然后带动发电机给备用蓄电池充电，然后在紧急情况下，用控制阀控制，把备用电源投入使用。思路很清晰，但是最后计算经济效益的时候，踩踏板所发的点太小，不足以带动电动自行车发电，这成了一个大问题。当在我一筹莫展时，同学就说为什么不是用备用的电池来供家用电呢，顿时感觉眼前一亮。2、 现状 随着我们国家经济的发展，我们的生活水平逐渐提高，人们所切身关注的问题不再是温饱问题, 已逐步转变为注重健康和生活质量问题, 健身运动受到人们的欢迎和普及身体健康成为备受关注的事情，所以现在的越来越多的健身房成为大家娱乐休闲的场所，而代替了以前的酒场、饭场，从广告上就可以看出，“送礼就要送健康”。现在的辅导班也越来越受欢迎，大家的目的就是要锻炼身体和加强自身的修养。但是现在的健身房收费太高，一般的家庭也很难承担的起，所以我就要创建这么一个环境，既能锻炼身体，又能不把锻炼身体的能源浪费掉。3、 目的 现在每家几乎都有一辆电动自行车或是几辆废弃的自行车，尤其是农村，汽车太贵，买不起，即使买的起，邮费也承担不起，还要考驾照，又要担心安全事故。所以电动自行车和自行车成为农村生活的必备。 把电动自行车的轮子与发电机的齿轮相连接，然后带动发电机发电，发电机给备用电池充电，然后备用电池给全家所有的电灯供电。而且电灯选用市场上流行的LED灯。4、 意义 把无形的体力消耗转变成清洁可再次利用的电能，这样的一个发明，轻巧灵活，投资不高，收益很大。这样的设计既能锻炼身体，又能节能减排，肯定会受到大家的青睐。2、 调研情况 昨天来到了北山市场。对所要设备的价格和一些参数进行了了解，查到以下一些数据：1、蓄电池的价格30-200元不等，所以选一个中间价60元。2、LED灯北山市场15元左右，但是我淘宝上查了一下，价格在5-25元不等，所以选10元，3W的。3、普通的照明灯的价格为2元，100W（2元店里有卖）。4、下面为发电机的技术参数：型 号 SH3200EX 价格：1080元发电机 输出功率:50Hz 额 定:2.2kw 后 备:2.6kw 功率因数:COS1 电 压:220V 外形尺寸(mm):623438491 重 量(kg):44 3、 节能设计方案把电动自行车的轮子与发电机的齿轮相连接，然后带动发电机发电，发电机给备用蓄电池电池充电，然后备用电池给全家所有的电灯供电，实现健身和节能一体化。其中，把发电机可以和电动车分离开来，这样的话，在不健身的时候，电动自行车可以正常使用。所用的部件：1、发电机 只有发电机才可以实现把机械能转化为动能。根据发电机的转速, 以及实际测得人骑车时转速约为55r/min, 在这里我们取30r/min，来确定传动比，这里选传动比i=4。工作原理：发电机定子铁芯槽内放分abc三相，并且线圈匝数相等的线圈，在转子铁芯槽上也有线圈分N极和S极，当外面的直流电经电刷、滑环通入转子线圈后在转子线圈上会产生磁力线，这磁力线的方向从N极到S极，发电机转子被汽轮机转子带动以3600转每分钟速旋转时，相当于该转子磁力线也以这样的速度在旋转，这过程被定子线圈所切割在定子线圈中产生感应电动势（感应电压），发电机和外面线路上的负载连接后输出发电。2、废弃的自行车 自行车几乎每家都有，即便是买新的也非常便宜。废弃自行车的再利用能够减轻当今工业生产的压力，减少了钢铁等资源的浪费，是完全符合和谐发展和低碳生活的要求。设计的方案在社会上的普及基本能够解决现在废弃自行车所呈现的“多乱脏”现象，腾出更多的空间资源给新的产品，而且也美化了我们的环境。3、储能装置 其实就是电池，这里用的是铅酸蓄电池，基本上就和我们汽车和摩托车所用的电池大同小异，只是功率和品质不同，如果感觉一个不够，可以串联上多个，以增加储存的电量。电池的原理：蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物硫酸铅。经由放电硫酸成分从电解液中释出，放电愈久，硫酸浓度愈稀薄。所消耗之成份与放电量成比例，只要测得电解液中的硫酸浓度，亦即测其比重，即可得知放电量或残余电量。充电中的化学变化，由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升，并逐渐回复到放电前的浓度，这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态，当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时，即等于充电结束，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧，充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，因而电解液会减少，此时应以纯水补充之。4、LED节能灯 因为普通的白炽灯对人的眼睛不好，而且严重浪费资源，所以，我们选用对人体伤害较小的LED灯。工作原理图：人运动发电机发电蓄电池充电家用照明其中，人踩踏板1次，带动发电机的齿轮旋转4周，将动能转化为电能，然后电能通过蓄电池，把电能转化为化学能储存起来。4、 效益分析1、 经济效益 人踩1次踏板，发电机转4周，则发电为： 2.23/3600=0.00244度假设人一分钟可以踩30次踏板，则一个小时可以踩180次，那么一个小时的发电量为： 0.00244180=0.4392度 即0.43921000=439.2W 约有440w家里2个人平均锻炼1.5个小时，那么两个人发电量： 0.439221.5=1.3176度现在的市场价每度电是1元，那么一天就会节约1.3块钱。一年就可以节省：1.3365=474.5元假设家里有两个卧室，一个厕所，一个厨房，和一个书房各需要一个3W的LED灯，客厅要5个LED，则总共需要10个LED灯，那么耗电量为30W，人锻炼身体所产生的440W，可以供10个LED用440/3014个小时的，100w普通灯用4.4个小时的用电。用LWD灯比普通灯要节约的电能：一个普通灯比LED灯多出了97W，按90W算，则十个灯一天中多用900W一年就多用900365=328500W，这个数字是相当大的。成本：1080+60=1140元 则两年多就可以收回成本，而且身体素质也得到了加强，看病吃药也会大大减少，这些都是无价的2、 社会效益 我们地球一共有65亿多的人，如果有60亿的人用这种节能车方式的话，将会产生的电量：600.00244=1.5度。这样的话，会少用大量的煤，会节约无数的石油，会节约一大片的森林，会产生少量的污染，会有大面积的荒漠变成绿洲，会让青藏高原的风沙变少我们居住的家园也不会因为全球变暖而使海平面上升。国家之间也会因为能源紧张而战争，为什么不选用另外的方式呢，可以呼吁全社会的人来节能，然后自己想方设法来节能呢？在这个能源紧张的社会里，有利于环境保护节约社会资源，提高生活水平，响应了全国全民健身的号召，为提高全国人民身体素质做出应有的贡献。3、 节能效益 发展是硬道理。而现在社会谋求发展必须根据社会生态系统的特性和演替动力，遵照自然法则和社会发展规律，利用现代科学技术和系统自身控制规律，合理分配资源，积极协调社会关系和生态关系，实现生物圈稳定和繁荣。这个设计方案就是本着和谐发展的原则，追求人与自然的共同发展，以社会创造最大经济效益为宗旨，充分利用废弃的自行车和电动车，减少了金属材料的浪费，并使能源再生，即使电力公司因诸多原因不给供电，仍然可以过的敞亮，为人类的可持续发展和创造和谐社会营造了良好环境，带来了巨大的