fluent能量收集技术研究和装置设计仿真(3)
图1.1 热量表系统结构图
超声波式流量计的热量表它是利用超声波在流动的流体中传播时，顺水流传播速度与逆水流传播速度差计算流体的流速。
按照国家CJ / T128 - 2000《热量表标准》中关于热量表的规定,使用316 V 锂电池供电,在正常使用下,电池寿命应不低于5 年。因此整个系统必须考虑采用低功耗设计手段。
以市面上的超声波热能表PHRLB15-40为例，其技术参数如表1所示
表1 PHRLB15-40超声波热能表技术参数
公称口径 DN mm 15 20 25 32 40
工作电源 3.6v/2.4ah锂电池
静态电流 μA ≤10
工作电流 μA ≤40 ≤20
超声波热能表的功耗在0.144mv，是一个功耗相当低的用电器，所以本课题的运用环境也是一个低功耗环境。
1.4 本课题主要研究任务
本课题的主要研究任务是以超声波热能表为实际运用对象，解决超声波热能表的供电问题，实现超声波热能表的长期供电，避免了人工更换电池的麻烦。
清楚的认识低功耗环境能量收集方式的选择和运用，设计相应的能量收集装置以及后续的电路，通过系统的设计，最终实现为超声波热能表充电。
2 方案分析与选择
由于装置使用的环境是有特定的约束条件的，所以在选择能量收集方案的时候，我们应该考虑实际的环境因素，从而选取可用的能量进行转换，实现给热能表充电。
本课题使用对象热能表所在的环境是有热流的水管，常用的能量收集方式中，光能、磁能这些方案显然不适用。
考虑到供热管道中存在着两种能量形式，一种是热能，一种是水流的动能。假如能充分利用这两种能量，将这两种能量转换为电能，再将电能供给热能表的电源系统，那将是一笔非常可观的能源。而且这种能源非常干净，绿色环保，又源源不断，理论上无寿命的限制，将会从根本上解决了热能表的供电问题，因此具有很高的使用价值。针对这种情况，本文采用了一种新型的技术——能量收集技术来解决热能表的长期供电问题。
水管在供热的时候，热的水流流经转换装置时我们可以进行利用，通过适当的转换电路实现充电信号的产生。热能的利用方式也有很多，在水管的环境下，选择半导体温差发电，既使得装置简单化又不会对环境造成影响。动能的利用有机械和电子两种思路，机械方式是采取设计一个机械结构，利用转子将动能转换为电能，这种方案对于机械结构的尺寸要求比较高，而且装置的推广性不高，实施起来可行性不好，文修更换也会麻很麻烦。动能的另一种利用方式是使用涡街原理，在水管中放置涡街发生体，利用产生的涡街作用在压电材料上，产生电信号，经过转换实现给热能表充电。
2.1热能转换方案
2.1.1 温差发电技术简介
温差半导体发电技术，它的工作原理是在两块不同性质的半导体两端设置一个温差，利用塞贝尔效应将热能直接转换为电能，于是在半导体上就产生了直流电压。它是一种新型的发电方式, 具有清洁, 无噪音污染和有害物质排放, 高效, 寿命长, 坚固, 可靠性高, 稳定等一系列优点, 符合绿色环保要求, 对国民经济的可持续发展具有很重要的意义。目前半导体温差电偶模块热电转换效率比较低，这是半导体温差发电发展的最大障碍。随着材料技术和其他技术的不断发展，半导体温差发电技术一定会得到广泛的运用和发展，给我们的生活带来更多的便利。