專利名稱：鋁電解槽余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將熱能轉(zhuǎn)換為電能的余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電裝置，具體地說(shuō)， 是涉及一種利用鋁電解槽的余熱來(lái)驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)，形成穩(wěn)定的聲場(chǎng)，進(jìn)而利 用該聲場(chǎng)驅(qū)動(dòng)壓電膜片來(lái)實(shí)現(xiàn)電的輸出裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)以及對(duì)傳統(tǒng)能源未來(lái)匾乏的擔(dān)心，充分利用 余熱或稱為工業(yè)廢熱的呼聲己高于單純經(jīng)濟(jì)性的考慮。熱聲驅(qū)動(dòng)壓電膜片發(fā)電 器作為一種有效的余熱發(fā)電的技術(shù)手段受到關(guān)注。同時(shí)，隨著鋁電解槽容量和 電流的不斷增大，電解槽側(cè)部槽殼溫度不斷提高。電解槽側(cè)部槽殼溫度的提高, 不僅對(duì)槽膛內(nèi)形的溫度分布和電解車間的環(huán)境溫度有著重要的影響，而且會(huì)帶
來(lái)更多的余熱損失。目前鋁電解槽的綜合能量利用效率只有49%,因此就有大量 的余熱直接散發(fā)到空氣中，而如何有效利用電解槽側(cè)部槽殼的余熱，目前國(guó)內(nèi) 還沒(méi)有相關(guān)的有效利用方法，因此本發(fā)明就提出了 一種鋁電解槽余熱的綜合利 用方法，即利用熱聲裝置來(lái)對(duì)其進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換，并進(jìn)而利用該熱聲裝置所產(chǎn) 生的聲波來(lái)驅(qū)動(dòng)壓電膜片進(jìn)行發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)鋁電解槽的節(jié)能、降耗、減少污 染，是鋁電解及其相關(guān)企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，創(chuàng)建節(jié)約型企業(yè)的需要。
因此，利用熱驅(qū)動(dòng)熱聲熱機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)鋁電解槽余熱的能量轉(zhuǎn)換，并利用該 熱聲發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的聲波來(lái)驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的壓電膜片來(lái)發(fā)電，這就可以實(shí)現(xiàn)熱聲 發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的不便于利用的聲能得到有效的利用，這就是本發(fā)明有實(shí)際應(yīng)用 背景的重要前提。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)鋁電解槽的綜合有效能量利用效率約為49%,其散發(fā) 的余熱具有較大的熱流密度的現(xiàn)狀，利用這部分余熱所轉(zhuǎn)換的聲能，來(lái)驅(qū)動(dòng)壓 電膜片式發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，克服聲能不便于直接使用的固有缺陷，可以實(shí)現(xiàn)余 熱到電能的轉(zhuǎn)換和利用，從而提高鋁電解槽的有效能量利用效率，降低其綜合能耗水平。
本發(fā)明所釆用的技術(shù)方案
該鋁電解槽余熱利用熱聲發(fā)電系統(tǒng)包括鋁電解槽余熱轉(zhuǎn)換熱聲模塊裝置、 壓電膜片式發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以及連接兩者的聲波導(dǎo)管組合而成，其中的壓電膜片式 發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為本發(fā)明的核心內(nèi)容，即余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電模塊裝置。
技術(shù)特征是
一端連接熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置的聲波導(dǎo)管另一端安裝壓電轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)電 極引線與電力輸出裝置連接；其中的壓電轉(zhuǎn)換裝置由電極引線、壓電膜片、波 紋彈簧片釆用膠接劑連接固定。
由壓電轉(zhuǎn)換裝置和電力輸出裝置組成的余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電模塊裝置，具體 由邊緣帶有波紋的彈簧片、壓電膜片以及電力輸出裝置組合而成，壓電膜片通 過(guò)膠接劑粘結(jié)固定在兩波紋彈簧片之間，電極引線一端連接壓電膜片，另一端 連接電力輸出裝置。
所述壓電膜片的截面形狀為圓形、方形或各種形狀，壓電膜片的基材是紫 銅片或不銹鋼片。
所述壓電膜片具有一定的厚度和壓電轉(zhuǎn)換常數(shù)，即其厚度可根據(jù)實(shí)際的聲 波頻率進(jìn)行調(diào)整，以滿足系統(tǒng)需要的諧振頻率和電力輸出的需要。
本發(fā)明的積極有益效果
本發(fā)明充分利用了鋁電解槽存在大量未被利用的工業(yè)余熱現(xiàn)狀，進(jìn)而利用 余熱驅(qū)動(dòng)的熱聲模塊裝置所產(chǎn)生的聲波驅(qū)動(dòng)的壓電膜片的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了電力 輸出。實(shí)現(xiàn)余熱到電能的轉(zhuǎn)換和利用，從而提高鋁電解槽的有效能量利用效率， 降低其綜合能耗水平。并且本發(fā)明構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工、安裝均很方便。


圖l是本發(fā)明的鋁電解槽余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電系統(tǒng)示意圖。 圖2是本發(fā)明的壓電膜片結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
參見(jiàn)圖l，本發(fā)明由熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置l、聲波導(dǎo)管2、壓電轉(zhuǎn)換裝置3和
電力輸出裝置4組成。熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置1總長(zhǎng)120mm，聲波導(dǎo)管2長(zhǎng)3m,兩 部件通過(guò)法蘭連接。壓電轉(zhuǎn)換裝置3安裝于聲波導(dǎo)管2末端，通過(guò)電極引線與 電力輸出裝置4連接。其中壓電轉(zhuǎn)換裝置3由電極引線5、壓電膜片6、波紋彈 簧片7膠接而成，見(jiàn)圖2。即壓電膜片6與波紋彈簧片7釆用強(qiáng)力膠來(lái)連接固定。 壓電膜片6所釆用的基材厚度為100um l隱，直徑為3cm 20cm的紫銅片 制作而成，也可以采用不銹鋼片制作而成；波紋彈簧片7的直徑為50腿 300mm， 波紋彈簧片的材料為紫銅片，也可以釆用彈簧鋼片制作而成，其厚度為G.5mm 1.5mm,壓電膜片6和波紋彈簧片7采用膠接而成，其使用的膠接劑可以為502 強(qiáng)力膠，也可以使用具有相似膠接能力的膠接劑；壓電膜片6上布置有電力輸 出電極，這樣在壓電膜片振動(dòng)時(shí)，就可以把聲能轉(zhuǎn)換為電能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電力的 輸出。
本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不僅僅局限于鋁電解槽，對(duì)于具有相似結(jié)構(gòu)的余熱裝 置，均可以使用本發(fā)明來(lái)作為余熱回收利用設(shè)備，也即是對(duì)于相關(guān)的具有相當(dāng) 溫差的余熱系統(tǒng)均同樣具有作用。
權(quán)利要求
1. 一種鋁電解槽余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于一端連接熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置(1)的聲波導(dǎo)管(2)另一端安裝壓電轉(zhuǎn)換裝置(3)，通過(guò)電極引線與電力輸出裝置(4)連接；其中的壓電轉(zhuǎn)換裝置(3)由電極引線(5)、壓電膜片(6)、波紋彈簧片(7)采用膠接劑連接固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的鋁電解槽余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于 由壓電轉(zhuǎn)換裝置(3)和電力輸出裝置(4)組成的余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電模塊裝置, 具體由邊緣帶有波紋的彈簧片、壓電膜片以及電力輸出裝置組合而成，壓電膜 片(6)通過(guò)膠接劑粘結(jié)固定在兩波紋彈簧片(7)之間，電極引線(5) —端連 接壓電膜片(6),另一端連接電力輸出裝置(4)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁電解槽余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電系統(tǒng)，其特征在 于所述壓電膜片(6)的截面形狀為圓形、方形或各種形狀，壓電膜片的基材 是紫銅片或不銹鋼片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種鋁電解槽余熱驅(qū)動(dòng)熱聲發(fā)電系統(tǒng)，采取的技術(shù)方案是一端連接熱聲轉(zhuǎn)換模塊裝置的聲波導(dǎo)管另一端安裝壓電轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)電極引線與電力輸出裝置連接；其中的壓電轉(zhuǎn)換裝置由電極引線、壓電膜片、波紋彈簧片采用膠接劑連接固定。本發(fā)明充分利用了鋁電解槽存在大量未被利用的工業(yè)余熱現(xiàn)狀，進(jìn)而利用余熱驅(qū)動(dòng)的熱聲模塊裝置所產(chǎn)生的聲波驅(qū)動(dòng)的壓電膜片的壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了電力輸出。實(shí)現(xiàn)余熱到電能的轉(zhuǎn)換和利用，從而提高鋁電解槽的有效能量利用效率，降低其綜合能耗水平。并且本發(fā)明構(gòu)造簡(jiǎn)單，加工、安裝均很方便。
文檔編號(hào)H01L41/113GK101286713SQ20081007360
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月2日
發(fā)明者劉益才, 周孑民, 騫 唐, 霖 甘, 蔣科進(jìn), 阮興龍, 韋文宏, 勝 黃, 黃涌波, 瓊 龍 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司;中南大學(xué)