華南理工大學廣州學院質(zhì)量工程項目連續(xù)資助申請表

PAGE1PAGE1華南理工大學廣州學院質(zhì)量工程項目連續(xù)資助申請表項目名稱收割機廢氣余熱烘干系統(tǒng)研究項目編號1261713012項目類別大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃建設(shè)時間2013年申請連續(xù)資助金額8000元級別□廣東省教育廳□華南理工大學廣州學院負責人姓名職稱單位（學院/專業(yè)/班級）聯(lián)系電話E-mail曾凡耀機械工程學院機械電子工625063125807868@項目組其他成員姓名入學年份(教師不填)職稱/工作單位（教師填）學院/專業(yè)/班級（學生填）聯(lián)系電話E-mail黃俊斌2011汽車工程學院車輛工639522846413703@范章偉2011汽車工程學院車輛工632480514802492@指導教師姓名職稱單位聯(lián)系電話E-mail張明容講師汽車工程學院660062153155269@程清偉助理工程師汽車工程學665183510579504@項目實施過程的總體評價：（詳述。需包含項目研究工作中所取得的重要進展和學術(shù)成績，需條列公開刊物發(fā)表論文、申請專利等）本項目主要針對收割機廢氣余熱回收利用的研究，研究設(shè)計收割機廢氣余熱回收系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要設(shè)計聯(lián)合回收收割機發(fā)動機尾氣和冷卻水余熱的裝置，以及對儲糧倉進行改造，讓回收的余熱對剛收割的谷物進行烘干，降低剛收割谷物的含水量，延長谷物的儲藏時間和減少霉變的機率，提高糧食的生產(chǎn)量。一、項目的重要進展：1、完成項目調(diào)研，收集到所需的市場信息，已和久保田形成良好互動。2、完成尾氣余熱回收裝置二維、三維設(shè)計，尾氣余熱的相關(guān)理論計算和實物制作；3、完成冷卻水余熱回收裝置二維、三維設(shè)計、冷卻水相關(guān)理論計算和實物制作；4、完成烘干裝置二維、三維設(shè)計、烘干裝置相關(guān)理論計算和實物制作；5、完成尾氣余熱回收裝置、冷卻水余熱裝置、烘干裝置樣機制作5、控制系統(tǒng)設(shè)計與編程完成；6、實物進行調(diào)試與實驗；二、學術(shù)成績：1、2013年獲得第七屆廣東省大學生科技學術(shù)節(jié)之節(jié)能減排工業(yè)設(shè)計大賽本科組一等獎。2、2013年獲得第七屆廣東省大學生科技學術(shù)節(jié)之第十二屆“挑戰(zhàn)杯”廣東大學生課外學術(shù)科技作品競賽本科組二等獎。3、2013年09月27日獲得專利，專利號為201320597521.0。三、本項目的創(chuàng)新點：1、思路創(chuàng)新。將回收的尾氣余熱和冷卻水余熱應用于烘干谷物。2、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。采用蛇型氣流對流烘干裝置，增加谷物烘干時間，提高烘干效率；尾氣回收裝置采用螺旋型無縫碳鋼熱管結(jié)構(gòu)；冷卻水回收裝置采用平片形連續(xù)翅片熱管結(jié)構(gòu)，提高能量回收率。3、裝拆簡便。直接與現(xiàn)有的收割機相連。四、本項目的特色：1、對收割機廢氣余熱進行回收利用，將熱能重新利用，節(jié)約了能量損耗和減少了發(fā)動機的排放。2、創(chuàng)新設(shè)計余熱烘干系統(tǒng)，利用余熱烘干谷物表面的水份，降低谷物霉變的機率，提高谷物的質(zhì)量。3、幫助農(nóng)民減少勞動強度，提高生產(chǎn)效率，進一步提高生活水平。項目下一階段工作的主要內(nèi)容及預期目標（擬解決的關(guān)鍵科學問題、研究內(nèi)容、預期目標以及所采用的研究方案、技術(shù)路線、實驗手段、關(guān)鍵技術(shù)等）本項目響應國家三農(nóng)政策，結(jié)合自身專業(yè)知識對收割機加以改進，填補了目前市場上收割機無烘干系統(tǒng)的空白，利用收割機尾氣余熱進行回收，對谷物進行烘干，不僅能節(jié)約能源，還很好的提高谷物的生產(chǎn)量。一、下一階段工作的主要內(nèi)容及預期目標1、優(yōu)化尾氣余熱收回裝置和烘干裝置，通過實物試驗，得到相關(guān)數(shù)據(jù)利用，仿真軟件對試驗數(shù)據(jù)進行分析，不斷改進裝置，從而優(yōu)化裝置2、改進控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)以智能控制為主，人工控制為輔，在關(guān)鍵位置安裝溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器等，利用傳感器發(fā)回的信息自動調(diào)節(jié)溫度、濕度、風速以及進排氣量。3、樣機裝機實驗，充分利用久保田提供的收割機，進行裝機試驗。在不影響收割機發(fā)動機動力性和經(jīng)濟性的前提下，對余熱回收裝置樣機進行實驗，得出相關(guān)數(shù)據(jù)，再對樣機進行優(yōu)化。4、論文發(fā)表（核心期刊）。5、市場推廣，尋求合作商。二、研究方案、技術(shù)路線1、控制系統(tǒng)設(shè)計溫度控制系統(tǒng)：基于51單片機的溫度報警系統(tǒng)系統(tǒng)原理：系統(tǒng)采用由stc89c52rc單片機為核心的溫度控制系統(tǒng)，采用ds18b20溫度傳感器，和1602lcd液晶顯示屏，通過編寫相應的函數(shù)，送入主函數(shù)運行，可以完成特定的工作。圖1控制系統(tǒng)部分電路原理圖圖2溫控系統(tǒng)工作流程圖2、冷卻水余熱回收裝置實驗由于收割機工作時震動較大，故冷卻水余熱回收裝置采用TL型高效換熱系銅管串鋁片式換熱器，它采用了先進的機械漲管和圓弧波雙翻邊鋁肋片結(jié)構(gòu)型式。機械漲管使銅管與鋁肋片接觸緊密，圓弧波紋能促進流體紊流，破壞邊界層，提高傳熱系數(shù)。先進傳熱結(jié)構(gòu)型式，再加上水路行程，管距，片距設(shè)計合理，使該換熱器具有傳熱性能好，空氣阻力小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕等特點，耐壓、抗震能力好。由于該裝置要安裝在收割機上進行使用，所以體積不宜過大，重量不宜過重，因此選用TL-2-8-300-(Z)2.7型換熱器進行改造，圖3冷卻水余熱回收實驗流程3、模擬仿真COMSOLMultiphysics中FluidDynamics：Incompressible-Navier-Stokes模塊，可對收割機余熱回收烘干系統(tǒng)進行模擬仿真實驗，并且通過仿真實驗后能夠更好地驗證理論計算結(jié)果。利用Navier-Stokes方程式新的多重格點技術(shù)，解決實際實驗中所遇的復雜流體流動問題。建設(shè)仿真模型，可快速模擬出不同條件，如通入氣體的屬性，出、入口的流速，壁表的材料等的具體數(shù)值，以測量出相同條件下的模擬數(shù)值。通過仿真軟件，模擬系統(tǒng)工作過程，得到仿真實驗結(jié)果，進一步為實物實驗做準備。通過導入模型，利用軟件進行仿真，仿真實驗中的數(shù)據(jù)在多次測量且不斷改進測量方法基礎(chǔ)上減少測量誤差。通過不斷實驗，利用多組數(shù)據(jù)進行比較，以進一步減少誤差。換熱器仿真模擬仿真利用發(fā)動機排氣的波動性，在對其導入模型排氣的同時，通過仿真測量換熱器排氣管流速。接著利用等環(huán)面積法算出其對應的流量。經(jīng)過下面仿真可以得出換熱器排氣管流量的數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)測量及處理如下：利用等環(huán)面積法測量風速并求得流量的方法。把換熱器排氣管的橫截面分成相等的5份，最里面的為圓，接著是面積相等的圓環(huán)，如圖4圖4等環(huán)面積法對應圖示接著算出各個圓的直徑，確定所要測量的幾個點1、2、3、4、5的位置，用點1的風速來表示最外一個環(huán)上各點的速度，接著用點2代表第二外的環(huán)上的各個點的速度，依次類推。最后求得測得風速V1、V2、V3、V4、V5的平均值V0，帶入公式其中S為換熱器排氣管橫截面積；Q為換熱器排氣管流量；根據(jù)以上公式可求得換熱器排氣管的流量Q。收割機余熱烘干系統(tǒng)的設(shè)計中，節(jié)能部分是收割機發(fā)動機尾氣余熱和循環(huán)冷卻水余熱經(jīng)過換熱方式回收利用，則是收的熱風充分利用在烘干谷物。回收的熱風能量越多則就能越多。將來，收割機的余熱回收效率提高，烘干谷物的效率也會相應提高。三、實驗手段1、利用學校實驗室資源，進行廢氣余熱回收試驗和谷物烘干試驗。2、系久保田經(jīng)銷商，利用廠家提供的聯(lián)合收割機進行裝機試驗。四、關(guān)鍵技術(shù)采用蛇型氣流對流烘干裝置，增加谷物烘干時間，提高烘干效率。尾氣回收裝置采用螺旋型無縫碳鋼熱管結(jié)構(gòu)；冷卻水回收裝置采用平片形連續(xù)翅片熱管結(jié)構(gòu)，提高能量回收率。利用Navier-Stokes方程式新的多重格點技術(shù)，解決實際實驗中所遇的復雜流體流動問題。產(chǎn)品設(shè)計合理，安裝較為方便項目經(jīng)費申請說明：（需逐項說明下表“經(jīng)費使用計劃”與項目研究直接的相關(guān)性及必要性）收割機廢氣余熱烘干系統(tǒng)組成包括：尾氣余熱回收裝置、冷卻水余熱回收裝置、余熱烘干裝置、控制系統(tǒng)四部分。項目經(jīng)費使用情況由市場調(diào)研、購買材料、專利、論文發(fā)表、加工等組成，研發(fā)一個收割機廢氣余熱烘干系統(tǒng)經(jīng)過認真的核算：尾氣余熱回收裝置和冷卻水裝置實物、樣機需4000元，烘干裝置材料1000元，控制系統(tǒng)（包含相關(guān)傳感器、電路板、采集數(shù)據(jù)模塊）3000元，試驗各類連接件和市場推廣需1700元，論文發(fā)表1000元，總共10700元.由于目前申請的2700元還沒使用，所以還需申請連續(xù)資助8000元。項目的經(jīng)費使用情況：（說明購置實驗材料、試劑、藥品、加工測試、資料、復印、調(diào)研等已開支經(jīng)費數(shù)額和對連續(xù)資助經(jīng)費的使用計劃）時間報銷內(nèi)容報銷金額（元）2013年5月市場調(diào)研經(jīng)費3002013年6-10月購買螺旋型無縫碳鋼熱管、平片形連續(xù)翅片熱管，多層PCB電路板等20002013年11月實物加工400總計2700連續(xù)資助經(jīng)費的使用計劃：科目名稱金額（元）具體用途余熱回收裝置3000購買材料，加工費用。余熱回收裝置樣機制作要求較高，碳管需抽真空，送廠家制造烘干裝置1000樣機制作，購買材料控制系統(tǒng)3000購買空氣流量計、溫度傳感器、風速傳感器、多層PCB板，數(shù)據(jù)采集模塊、液晶顯示屏等論文1000元發(fā)表論文單