本项目为一种节能节耗的废热回收利用系统，包括斯特林发电机组、程控式无级变速箱、热量传感器、数据处理中心。主要功能为解决大型工厂烟囱废热利用问题。可有效减少工厂烟囱余热的浪费，同时减少工厂废热对大气的污染问题，实现环境友好型生产，实现方式为：利用斯特林发动机将工厂烟囱等装置的废热热能转化为机械能，通过多个斯特林发动机共同驱动一个发电机发电，因烟囱会随高度不同造成热量分布不均，因此设计了一种程控式无级变速器，该装置可实时调节机轮大小保证各发动机输出转速一致，将机械能集中到一起，避免热量分布不均造成各个斯特林发动机转速不同导致系统无法运转的问题；本系统还建立了保障机制，在输出电能不符合用电要求时退出电网并将电能储存在电池中，以此达到节约资源获得更大经济效益的目的。

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沈韬 

博士，教授，博师生导师，昆明理工大学信息工程与自动化学院副院长、云南省新材料制备与加工重点实验室副主任。中国材料学会青年工作委员会副秘书长。云南省引进高层次人才。主持和参与国家自然科学基金项目、国家重大科学仪器设备开发专项、云南省应用基础研究项目、云南省教育厅基金以及企业合作横向科研项目等20余项。发表SCI、EI收录论文50余篇，出版学术专著2本，授权发明专利5项。主要研究方向：智能检测与分析、光电材料及器件、人工智能与机器学习等。 

主持或参加科研项目（课题）及人才计划项目情况： 

1、国家自然科学基金面上项目、61671225、基于太赫兹光谱数据库的光谱识别检索与分析方法研究、2017/1-2020/12、60万元、在研、主持。 

2、云南省科技厅重大项目、201451004、碳纳米管增强金属基复合材料应用基础研究、2014/10-2017/10、100万、在研、参与。 

3、云南省教育厅重大专项、KKJZX201651002、先进碳纳米管增强铜基复合材料的关键制备技术与应用研究、2016/09-2019/10、150万、在研、参与。 

4、国家自然科学基金青年项目、61302042、硅纳米微粒阵列太赫兹电磁特性及等效电路模型研究、2014/1-2016/12、28万、结题、主持。 

5、云南省应用基础研究青年项目、2013FD010、基于载流子输运分析的硅纳米簇太赫兹电磁特性研究、2013/10-2016/9、6万、结题、主持。

6、昆明理工大学重点学科建设项目，14078235，2013/1-2017/12，375万元，在研，主持

7、昆明理工大学校人陪基金，KKZ3201451015，太赫兹材料指纹识别技术研究，2014/06/15-2016/05/15，3万元，结题，主持。

张晶 

博士生导师，博士，云南省优秀中青年破格教授，昆明理工大学实时软件建模与设计学科方向团队首席教授, 在科研方面，主持国家自然科学基金项目二项，参与国家自然科学基金项目二项，“基于实时交互规约的分布嵌入式软件可确定调度方法研究”，主持云南省应用基础研究计划重点项目一项，主持云南省应用基础研究计划面上项目二项。在国内外有影响的会议和刊物上发表论文30余篇，其中EI收录20余篇，第一发明人授权国家发明专利18项，第一发明人受理国家发明专利38项，第一发明人国家发明专利公开22项，授权国家实用新型专利64项，为多个国际著名学术期刊与国际学术会议审稿人。 

在教学方面，曾指导学生主持大学生创新创业训练计划国家级项目2项，获昆明理工大学教学成果奖一等奖，指导学生获全国大学生数学建模竞赛国家二等奖；指导学生获第二届中国“互联网+”大学生创新创业大赛国家铜奖，指导学生获教育部主办第四届中国研究生智慧城市技术与创意设计大赛国家一等奖并获优秀指导奖。 

    本项目自18年起，到现在已近三年，项目也已进入收尾工作，在这两年多的时间里，我积攒了很多宝贵的经验，见识到了很多新奇的设备，在团队协作的过程中，感觉到无比的快乐。这种实践中学习的过程，让我更深刻地体会到了知识与实践间的距离，同时项目所获的成果也带给了我极大的鼓舞。

在本项目的研究过程中，我主要将时间划分为四个节点：第一阶段是对项目内容进行透彻的背景了解，熟悉斯特林发动机的特征特点，并学习相关的数学软件以便后期利于模型的模拟；第二阶段负责相关文献的查阅，对现有的研究成果进行总结并寻找创新点和突破口，并为本项目的实施打下坚实的理论基础；第三阶段就是对实际系统进行设计和建立模型，确认系统所需的组件，完成系统模型的理论设计和仿真验证；第四阶段是构建实体模型，并继续完善原始设计，撰写专利以对项目创新点进行知识保护，同时通过参与大学生课外比赛以检验本项目的实际意义和系统设计是否完善。
项目过程中，在个人素质提升方面，我也感受到了新的启发与收获。首先是创新思维的整体提升，在自己的已有的知识层面上进行陌生知识的发现，探讨到实现，不仅仅是学习难度的提升，更是创新意识的培养；其次就是在整个学习中，团队的合作素养，交流与同进退的协作工作能力也不断让我意识到团队合作的重要性；再者，我学习到了一种坚持不懈，决不放弃的团队合作精神，我们小组一直坚持着，纵然有时候很苦，有时候很累，有时候很气馁甚至有时想过放弃，但是我们坚信自己可以完成，坚决不能辜负了老师和领导对我们的期望，一直坚持到了最后，并没有半途而废；最后，沈韬老师和张晶老师严谨、积极的科研态度给了我们极大的感动与收获，在此真诚感谢老师们对我们小组科研项目课题的指导。
回想过去两年多的项目历程，从寻找课题、撰写项目申请书、查阅相关文献，确定项目方向、实施方式与寻找创新点；并制定详细的研究方案和步骤；在沈韬老师和张晶老师的帮助下和团队成员的合作中，撰写了专利保护、参与了多个比赛并获得一定的荣誉，最后确定了研究结果，可谓一路风尘，但收获颇丰。

本项目目的在于有效利用烟囱的余热，使多个斯特林发动机共同驱动一个发电机进行发电，即使各个斯特林发动机的转速不相同，通过皮带轮无极变速系统调节，可以使每一个中小功率的斯特林发动机都能够实现能源的最大转换，从而实现中大型发电机的发电,高效利用了工业废热，减少能源浪费率。

我们的项目灵感最初来源于斯特林发动机，斯特林发动机是一种外燃机，结构上由活塞气缸、加热器、冷却器以及回热器组成，利用斯特林循环工作，该循环主要包括定温压缩、定容吸热、定温膨胀以及定容放热四个过程，在进行正循环时可对外做功。工作时先由热端吸收热量使内部工质膨胀推动活塞做功，活塞通过连杆带动冷端活塞运动压缩冷端工质，待冷端工质压缩到一定程度时，推动活塞做功再传给热端活塞恢复到原来的位置，如此往复对外做功。

我们经过调研得知，我国大部分工厂在生产过程中会排出大量的热量，在分类上将高于500℃的余热定为高温余热，在实际生产过程中50%的高温余热来自高温烟气，在一些工厂中这些高温烟气直接被排入大气，现有的这一类余热利用技术大多为热泵、热管等技术，这些技术一般体积较大不能直接应用在烟气出口处，而是需要将热量集中在一起再进行利用，这个过程中由于多了一个传输的环节必然会存在损耗，对于热泵类的利用方式还需要对系统输入高品位的能源来提升余热的品位再加以利用，而斯特林发动机最大的优点就是可以使用极低品位的能源工作，其本身不能承受过高的温度，无法应用到现在的汽车等产品上，但完全可以承受工业高温余热，因此我们提出这样的方法——将多组斯特林发动机布置在烟囱上通过余热驱动，带动连杆再驱动发电机发电。

     该团队有较好的科研前期基础，工作态度端正，学风扎实，有较好的研究能力和开拓精神，已受理与项目申请相关的发明专利和实用新型专利各一项，可望产生较好的科研产出。

对申请课题的价值、研究方案的可行性、工作基础等方面的评价：

     该课题研究一种基于斯特林发动机废热发电的嵌入式实时控制装置，能够有效利用烟囱的余热，使多个斯特林发动机共同驱动一个发电机进行发电，有效提高能源利用率。课题具有创新性，研究方案合理，前期研究基础较好，有较高的研究价值和实用意义。