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1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：10140100022健身节能一体化的设计方案一、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。3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。二、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:COSφ1电压:220V外形尺寸(mm):623×438×491重量(kg):44三、节能设计方案4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5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。四、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：62.2×3/3600=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：0.00244×180=0.4392度即0.4392×1000=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：0.4392×2×1.5=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：1.3×365=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440/30≈14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900×365=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……72、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：60×910×0.00244=1.5×710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，带来了巨大的生态效益。8综上所述，这个设计方案在经济效益方面利润较高，在成本效益方面成本较低，在环境效益方面节约资源，在投资效益方面具有远大前景，对人身体健康有益。但是可能会出现很多的问题，如，电压不稳需要设置一个变流装置等，希望可以有更大空间的进步。随着社会的节能环保意识的加强和产品自身技术的提高，在未来的发展上一定能够取得良好的成绩。