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美媒:科學家發明可穿戴發電機 利用尿液供電
美媒稱,日前,一雙嵌入了微生物燃料電池(MFC)的襪子成功為一臺無線發射器提供了動力,并向一臺個人電腦發射了信號。這種MFC以尿液為燃料,靠穿戴者行走帶動循環。這是 依靠基于MFC技術的可穿戴發電機提供動力的自給式發電系統。
據美國每日科學網站12月11日報道,有關這項研究成果的科技論文發表在美國《生物靈感和仿生學》雙月刊上。
論文稱,這項試驗是由英國西英格蘭大學布里斯托爾生物能源中心的揚尼斯·耶羅普洛斯教授帶領的。
報道稱,襪子中嵌入的柔軟MFC以新鮮尿液為燃料,依靠穿戴者的行走來發電。通常來講,續流MFC依靠一臺主電動泵來讓尿液在電池中循環,不過本項試驗完全依靠的是人體運動。該試驗使用的手動泵類似于簡單的魚循環系統,行走動作可以使尿液在MFC中循環并發電。安裝在腳后跟下的軟管可以借由行走動作確保頻繁的液體推挽。這一可穿戴MFC系統成功地為一塊無線傳輸板供電,使其每兩分鐘向由個人電腦控制的接收模塊發射一條信息。
耶羅普洛斯說:“我們此前曾用以尿液為燃料的MFC為一部供電,這次想看一下我們是否能用可穿戴技術復制這一成功。我們同樣想讓這一系統做到完全自給,僅靠人力供電——尿液作為燃料、昌都邊壩當地腳部運動作為泵。”


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柴油發電機的動力傳動組件包含哪些呢
動力傳動組件是柴油發電機的重要組成部件,其主要任務是將活塞的往復直線運動轉變為曲軸的旋轉運動,并將作用在活塞頂部的燃氣壓力轉變為扭矩,通過曲軸向外輸出動力,使熱能轉變成機械能。動力傳動組件包括的部件有連桿、昌都邊壩附近連桿軸瓦、昌都邊壩附近連桿襯套、昌都邊壩附近連桿螺栓、昌都邊壩附近曲軸、昌都邊壩附近飛輪和活塞組件。
1.功用
在動力傳動組件中,連桿的作用是連接活塞和曲軸,并把作用在活塞上的燃氣壓力傳遞給曲軸。
2.條件和使用材料
柴油發電機在運轉過程中,主要承受活塞頂部的燃氣壓力以及活塞組件和連桿往復運動時產生的慣性力,同時還要承受摩擦力的作用。這些力使連桿時而被壓縮,時而受到拉伸,而連桿擺動所產生的慣性力還會使連桿出現彎曲。因此,要求制造連桿的材料必須具有足夠的強度和剛度,重量還要盡量輕。
目前,連桿一般選用優質中碳鋼模鍛或滾壓成型,并且要進行調質處理。中小功率柴油發電機的連桿有的采用球墨鑄鐵制造,其效果較好,且成本也較低。對于強化程度較高的柴油發電機,連桿采用高級合金鋼(40Cr、昌都邊壩附近40MnB、昌都邊壩附近42CrMo等)滾壓制造。合金鋼的特點是抗疲勞強度高,但對應力集中比較敏感,因此采用合金鋼時,對外部形狀、昌都邊壩附近過度圓角和表面粗糙度等都有嚴格的要求。近年來,我國也采用稀土鎂球墨鑄鐵制造高速柴油發電機的連桿。
3.構造
連桿主要由大頭、昌都邊壩附近桿身和小頭3部分組成。
連桿大頭裝配在曲軸連桿軸頸上,曲軸轉動時,它也隨連桿軸頸相對轉動。在連桿大頭內部裝有軸瓦,連桿大頭能拆卸下來的部分稱為連桿大頭蓋。大頭的切面分為直切口和斜切口兩種,根據柴油機使用性能的不同可以選用直切口或斜切口。連桿大頭和大頭蓋用兩個或4個螺栓固定在一起,連桿大頭的孔徑尺寸要求比較,通常在大頭和大頭蓋的同一側打上配對記號。
(2)桿身
連桿大頭和小頭的中間部分稱為桿身。桿身的斷面形狀多為“工”字形,這是因為在材料斷面面積相等的條件下,其抗彎斷面模數 ,所以連桿能在軟輕重量的情況下獲得較大的結構剛度和強度。
(3)連桿小頭
連桿與活塞銷相連接的部分稱為連桿小頭。小頭一般為薄壁圓形結構,下端用半徑軟大的圓弧與桿身圓滑銜接,在小頭內部裝配有薄壁襯套。為了潤滑襯套與活塞間的配合表面,在連桿小頭和襯套上鉆孔(或銑槽)來收集飛濺下來的油霧。有的在桿身內部鉆一個油道,潤滑油從曲軸連桿的軸頸經過桿身內部油道進入襯套的摩擦表面。



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柴油機為什么冒黑煙
柴油機在高負荷時,排氣就容易冒黑煙。黑煙的生成過程,目前還不完全清楚,一般認為當柴油機負荷高時,噴入燃燒室的燃料增多,燃燒室中的溫度又較高,加上柴油機混合氣形成不均勻的特點,這樣就會造成燃燒室內局部地區空氣不足的燃燒,燃料在高溫缺氧的情況下分解,聚合形成炭煙(炭黑)。
炭煙不是純粹的碳,而是一種聚合體,主要成分是碳(85%以上),但還含有少量的氧、昌都邊壩附近氫和灰分,并且其成分隨柴油機的負荷不同而有所改變。將黑煙通過過濾器把炭煙收集起來放在電子顯微鏡下觀察,可以看到大的炭煙粒子直徑在0.05μm左右。
柴油機中燃燒的高溫裂解反應是不可避免的,特別是在空間混合燃燒的柴油機中,高溫的氣體包圍著液態的油滴,造成了進行裂解反應有利的條件,燃燒過程的高速攝影證實,在上止點附近都會出現大量的黑煙,但在一般情況下,炭煙都能在隨后的燃燒中找到空氣而完全燃燒,使排氣無黑煙。
但是如果氣缸空氣不足,混合過程進行緩慢,那么由于膨脹而使氣缸溫度下降,則碳不能燃燒而被聚合成炭煙。形成炭煙就使燃燒不完全,柴油機經濟性下降,排溫升高,排氣冒黑煙,燃燒室表面積炭,并使負荷不能再行提高。
積炭還會引起活塞環或活塞卡住、昌都邊壩附近氣門咬死等故障。因此不允許柴油機在長時間超負荷的狀態下工作。



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