[發明專利]一種土壤溫差發電實驗裝置

有效

• 申請號: 201710553920.X
• 申請日: 2017-07-09
• 公開（公告）號: CN107091963B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 李文彬;黃永勝;徐道春;陳臣;王寧;嘎拉泰
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種土壤溫差發電實驗裝置，包括土壤容器(3)、土壤溫度控制系統、土壤發電系統、數據采集及發射系統(2)、電阻(1)、電流變送器(S3)、熱電偶和土壤溫濕度傳感器(S5)，其特征在于：

土壤容器(3)中放置土壤；該土壤溫度控制系統包括發熱電纜(5)、溫控器(6)和外置測溫探頭(4)，發熱電纜(5)采用S形布置在土壤容器(3)底部，通過溫控器(6)連接電源，外置測溫探頭(4)放置在吸熱翅片(7)附近；吸熱翅片(7)、重力熱管(8)、溫差發電片(9)和套筒(10)組成土壤發電系統，吸熱翅片(7)與重力熱管(8)吸熱端配合，溫差發電片(9)通過套筒(10)貼合重力熱管(8)散熱端，8塊溫差發電片(9)串聯組成電流回路，回路中接入電阻(1)和電流變送器(S3)，吸熱翅片(7)與重力熱管(8)吸熱端埋在土壤容器(3)中的土壤中，與發熱電纜(5)之間距離5cm，溫差發電片(9)和重力熱管(8)散熱端露出土壤表面；第一熱電偶(S1)貼合到溫差發電片(9)冷端，第二熱電偶(S2)貼合到重力熱管(8)散熱端，第三熱電偶(S4)貼合到重力熱管(8)中部，第四熱電偶(S6)貼合到吸熱翅片(7)遠離重力熱管位置，第五熱電偶(S7)貼合到吸熱翅片(7)靠近重力熱管位置；土壤溫濕度傳感器(S5)放置在吸熱翅片(7)所在土壤中；熱電偶、土壤溫濕度傳感器(S5)、電流變送器(S3)均連接到數據采集及發射系統(2)；

接通溫控器(6)電源，設定固定溫度，發熱電纜(5)開始對土壤加熱，土壤溫度升高，吸熱翅片(7)從土壤中吸收熱量傳遞給重力熱管(8)吸熱端，重力熱管對熱量進行傳輸，通過套筒(10)將熱量傳輸到溫差發電片(9)熱端，與溫差發電片(9)冷端形成溫差，溫差發電片(9)中產生電能，通過電阻(1)和電流變送器(S3)構成電流回路；當測溫探頭(4)處溫度達到設定溫度值時，溫控器(6)斷開發熱電纜電源，停止對土壤加熱，測溫探頭(4)處溫度低于設定溫度時溫控器(6)又接通發熱電纜電源，對土壤進行循環加熱，將土壤溫度維持在設定固定值，控制土壤溫度高于空氣溫度；最后斷開溫控器(6)電源，土壤溫度將下降直至室溫；整個過程中各熱電偶、土壤溫濕度傳感器(S5)和電流變送器(S3)將持續監測各位置的濕度、溫度、電流、電壓數據變化，數據采集及發射系統(2)實時采集土壤溫濕度、金屬溫度、回路電流、回路電壓數據，并通過GPRS無線通信網絡將所述數據發送到物聯網數據存儲終端存儲。

2.根據權利要求1所述的一種土壤溫差發電實驗裝置，其特征在于可以在土壤溫度低于空氣溫度條件下進行溫差發電實驗。

3.根據權利要求1所述的一種土壤溫差發電實驗裝置，其特征在于重力熱管(8)吸熱端上附有吸熱翅片(7)，吸熱翅片(7)為矩形片狀結構，由中心向四周直線延伸。

4.根據權利要求1所述的一種土壤溫差發電實驗裝置，其特征在于在重力熱管(8)散熱端和溫差發電片(9)之間采用了套筒(10)，套筒材料為銀或銅。