1、学士学位毕业设计基于 TRIZ 理论的户用型生物质气化炉具设计学生姓名：学 号：20064024636指导教师：所在学院：工程学院专 业：机械设计制造及其自动化中 国 大 庆2010 年 6 月黑龙江八一农垦大学本科毕业设计I摘 要根据生物质燃烧特点，研究生物质高效清洁燃烧技术，开发出了与生物质成型燃料配套的户用炊事炉具。炉具采用上吸式气化技术（逆流式气化） ，气化产物直接燃烧。做到了结构简单、操作方便、成本低廉、热效率高、炊事火力强，污染排放量能达到北京市环保标准。为在广大农村推广使用创造了条件。运用市场调查问卷法了解现有产品特点，及消费者满意度和对产品的新的需求；运用文献资料法了解国内外全
2、行业的发展状况，掌握发展趋势；运用数理统计软件，采用统计学方法，对消费者的消费行为进行分析；运用所学的专业理论知识：艺术设计学、人机工程学、机械基础学、现代工程材料学、建筑学、技术美学、现代加工工艺学等对所设计的产品进行综合分析、改进以达到最佳设计要求。运用计算机三维软件建模、渲染，在形体、色彩、材质等方面分析出最佳方案。制作模型，进而改进人机尺寸使其符合实际要求。采取平面广告和影视广告两种推广方式以达到好的销售效果。关键词：TRIZ 理论；生物质；炉具 黑龙江八一农垦大学本科毕业设计IIAbstractAccording to the characteristics of biomass b
3、urning，graduate students clean combustion technology material，developed and biomass fuel molding in supporting the kitchen stove。Biomass stoves do simple structure, convenient operation, low cost, high thermal efficiency, cooking fire，pollution emissions can reach Beijing environmental standards. In
4、 the vast rural areas to promote the use of creating the conditions.Using the questionnaire survey about current market product, and customer satisfaction and the new demand for products; By using the methods of documentation and understand the whole industry development, the development trend of ma
5、ster; Using the theory of knowledge: art design, ergonomics, machine learning, modern engineering materials science, architecture, technology, modern processing technology aesthetics design of products on the comprehensive analysis and improvement to the best design requirements. Using the computer
6、modeling and rendering 3d software, in form, colourful, material analysis, etc gives optimal plan. Making model, then improved human-computer size makes it accord with the actual requirement. On the final product packaging design, Take plane advertisement and television advertising two ways to achie
7、ve good sales promotion.Keywords Biomass； Stoves； TRIZ theory黑龙江八一农垦大学本科毕业设计III目 录摘 要 .I目 录 .III绪 论 .V1 课题论证 .11.1 课题的建立 .11.2 对产品现有状况的分析 .11.3 设计想法和理论支持 .31.4 设计目的 .41.5 设计原则 .42 市场调研部分 .52.1 生物质能资源的特点 .52.2 国内外生物质能的利用现状 .52.3 对生物质炉具发展及现状的分析 .62.3.1 对于 TRIZ 理论发展的调研 .62.3.2 对于国内生物质炉具的调研 .72.3.4 产品的定
8、位 .102.3.5 基于 TRIZ 理论的生物质气化炉具的设计方案 .102.4 对生物质炉具方案可行性分析 .112.4.1 技术方面的分析 .112.4.2 经济方面的分析 .112.5 设计思路分析 .122.5.1 从功能方面分析 .122.5.2 从市场方面分析 .122.6 用户要求调研分析 .132.6.1 调查问卷 .133 功能原理的分析 .153.1 主要功能和辅助功能的分析 .154 生物质燃气灶具的性能研究 .154.1 燃气灶具基本性能参数的测定 .164.1.1 试验装置和方法 .164.1.2 试验结果与讨论 .184.2 灶具热效率与燃烧火势的关系研究 .20
9、4.2.1 燃烧火势的定义 .204.3 烟气中污染物排放量的测定 .224.3.1 试验装置和方法 .224.3.2 试验结果和讨论 .244.4 生物质气体与氧气的消耗量 .25黑龙江八一农垦大学本科毕业设计IV5 生物质炉具图 .275.1 市场上炉具图 .275.2 生物质炉具方案的评价 .306 人机关系的分析 .336.1 人机尺寸设计 .337 材料的说明和选择 .337.1 材料选择分析 .337.1.1 钢化玻璃台面材料的分析 .337.1.2 钢化玻璃的优点 .337.1.3 无机矿物质涂料的分析 .347.2 成型加工工艺的分析 .348 结构的设计 .348.1 结构创
10、新点 .348.2 炉具三维图 .359 色彩方案的分析 .409.1 颜色与年龄的分析 .409.2 色彩方案分析 .419.2.1 第一组色彩方案 .419.2.2 第二组色彩方案 .419.2.3 对最终色彩的分析 .4110 对最终方案的评价 .4110.1 外形评价 .4110.2 色彩评价 .4110.3 功能评价 .4110.4 人机评价 .4211 广告方案 .4211.1 平面广告设计 .4211.2 影视广告方案 .4212 市场推广与营销 .4312.1 生物质汽化炉具的市场推广 .4312.1.1 市场分析 .4312.1.2 生物质汽化炉具消费现状及心理分析 .431
11、2.1.3 营销策略 .4412.1.4 广告策略 .44结 论 .45参 考 文 献 .46致 谢 .48黑龙江八一农垦大学本科毕业设计V绪 论能 源 危 机 迫 在 眉 睫 ， 世 界 经 济 的 现 代 化 ， 得 益 于 化 石 能 源 ， 如 石 油 、 天 然 气 、煤 炭 与 核 裂 变 能 的 广 泛 的 投 入 应 用 。 因 而 它 是 建 筑 在 化 石 能 源 基 础 之 上 的 一 种 经济 。 然 而 ， 由 于 这 一 经 济 的 资 源 载 体 将 在 21 世 纪 上 半 叶 迅 速 地 接 近 枯 竭 。 石 油储 量 的 综 合 估 算 ， 可 支 配 的
12、 化 石 能 源 的 极 限 ， 大 约 为 11801510 亿 吨 ， 以 1995年 世 界 石 油 的 年 开 采 量 33.2 亿 吨 计 算 ， 石 油 储 量 大 约 在 2050 年 左 右 宣 告 枯 竭 ，天 然 气 储 备 估 计 在 131800152900 兆 立 方 米 。 年 开 采 量 维 持 在 2300 兆 立 方 米 ，将 在 5765 年 内 枯 竭 。 煤 的 储 量 约 为 5600 亿 吨 。 1995 年 煤 炭 开 采 量 为 33 亿吨 ， 可 以 供 应 169 年 。 铀 的 年 开 采 量 目 前 为 每 年 6 万 吨 ， 根 据 1
13、993 年 世 界 能源 委 员 会 的 估 计 可 维 持 到 21 世 纪 30 年 代 中 期 。 核 聚 变 到 2050 年 还 没 有 实 现的 希 望 。 化 石 能 源 与 原 料 链 条 的 中 断 ， 必 将 导 致 世 界 经 济 危 机 和 冲 突 的 加 剧 ，最 终 葬 送 现 代 市 场 经 济 。 事 实 上 ， 近 10 年 来 ， 中 东 及 海 湾 地 区 与 非 洲 的 战 争 都是 由 化 石 能 源 的 重 新 配 置 与 分 配 而 引 发 。 这 种 军 事 冲 突 ， 今 后 还 将 更 猛 烈 、 更 频繁 ； 在 国 内 ， 也 可 能 出
14、 现 由 于 能 源 基 地 工 人 下 岗 而 引 发 的 许 多 新 的 矛 盾 和 冲 突 。 总 之 ， 能 源 危 机 迟 早 会 爆 发 ； 它 的 爆 发 将 具 有 爆 炸 性 ！生 物 质 是 指 通 过 光 和 作 用 而 形 成 的 各 种 有 机 物 ， 包 括 所 有 的 动 植 物 和 微 生 物 。而 所 谓 生 物 质 能 （ biomass energy ） ， 就 是 太 阳 能 以 化 学 能 形 式 贮 存 在 生 物 质 中的 能 量 形 式 ， 即 以 生 物 质 为 载 体 的 能 量 。 它 直 接 或 间 接 地 来 源 于 绿 色 植 物 的
15、 光 合作 用 ， 可 转 化 为 常 规 的 固 态 、 液 态 和 气 态 燃 料 ， 取 之 不 尽 、 用 之 不 竭 ， 是 一 种 可再 生 能 源 ， 同 时 也 是 唯 一 一 种 可 再 生 的 碳 源 。 生 物 质 能 的 原 始 能 量 来 源 于 太 阳 ，所 以 从 广 义 上 讲 ， 生 物 质 能 是 太 阳 能 的 一 种 表 现 形 式 。 目 前 ， 很 多 国 家 都 在 积 极研 究 和 开 发 利 用 生 物 质 能 。 生 物 质 能 蕴 藏 在 植 物 、 动 物 和 微 生 物 等 可 以 生 长 的 有机 物 中 ， 它 是 由 太 阳 能
16、转 化 而 来 的 。 有 机 物 中 除 矿 物 燃 料 以 外 的 所 有 来 源 于 动 植物 的 能 源 物 质 均 属 于 生 物 质 能 ， 通 常 包 括 木 材 、 及 森 林 废 弃 物 、 农 业 废 弃 物 、 水黑龙江八一农垦大学本科毕业设计VI生 植 物 、 油 料 植 物 、 城 市 和 工 业 有 机 废 弃 物 、 动 物 粪 便 等 。 地 球 上 的 生 物 质 能 资源 较 为 丰 富 ， 而 且 是 一 种 无 害 的 能 源 。 地 球 每 年 经 光 合 作 用 产 生 的 物 质 有 1730亿 吨 ， 其 中 蕴 含 的 能 量 相 当 于 全
17、世 界 能 源 消 耗 总 量 的 10-20 倍 ， 但 目 前 的 利 用率 不 到 3%。生 物 质 能 一 直 是 人 类 赖 以 生 存 的 重 要 能 源 ， 它 是 仅 次 于 煤 炭 、 石 油 和 天然 气 而 居 于 世 界 能 源 消 费 总 量 第 四 位 的 能 源 ， 在 整 个 能 源 系 统 中 占 有 重 要 地位 。 有 关 专 家 估 计 ， 生 物 质 能 极 有 可 能 成 为 未 来 可 持 续 能 源 系 统 的 组 成 部 分 ，到 下 世 纪 中 叶 ， 采 用 新 技 术 生 产 的 各 种 生 物 质 替 代 燃 料 将 占 全 球 总 能
18、 耗 的40 以 上 。目前市场上利用生物质能的主要有户用生物质气化炉， 户用生物质成型燃料炉，户用生物质多功能炉具，由此，生物质气化炉具是本设计加紧研究的重大课题。生物质气化集中供气技术的推广应用是一项新兴的事业,对于消化农村大量剩余秸秆,减少环境污染,改善农村用能结构,促进农业可持续发展具有重要意义。作为该技术重要组成部分的生物质燃气灶具,是实现用气的终端设备 ,直接影响到用户的用气效果。使用没有经过正规设计计算和实验研究而简单改装成的灶具,不仅浪费能源,而且造成环境的二次污染,甚至会出现安全事故。鉴于此 ,1998 年河南省重大科技攻关项目“新型生物质气化系统的研究与开发”中的子课题 “
19、生物质燃气专用灶具的研制”,就是要针对生物质燃气的燃烧特性,研制出一种达到和超过 GB16410 家用燃气灶具标准要求的生物质燃气专用灶具。黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 1 - 1 课题论证1.1 课题的建立什么样的炉具才是最高效节能环保炉具，怎样才能更好的利用能源，这正向每一位为环境担忧的人士发出疑问，如果单凭利用煤气或者天然气来进行日常的生活，那么每天排出的废气会污染环境而且所用的能源是不可再生的资源，随着时光的飞逝以及人口的增长早晚有一天会用尽的，怎样才能既不污染环境又可以永久的利用能源，恐怕是当前最最重要的要解决的问题了，随着人们对环保认知提高，并且渐渐由被动变为主动，需求更趋多元
20、化和理性化，对安全环保、高效节能、产品质量等提出了更高要求，对价格、品牌及售后服务有了更全面的综合考虑，因此更为专业环保的生物质炉具设计正在被广泛的需求，以此来满足广大消费者。1.2 对产品现有状况的分析我国 13 亿人口，有着成千上万的家庭，而家庭做饭所需的炉具是一个相当大的数量，但是，我国生物质汽化炉具市场中所占的比重仅为 5%左右，有品牌的生物质炉具生产厂家不到 50 家，而且还有相当一些假的生产厂家，这与约占 5/1 人口的家庭的比例极不相称，反之也说明市场的巨大潜力和空间。最近的一项国内城市生物质炉具市场调查表明，约有 4/5 的家庭，使用炉具，46%的家庭有购买生物质炉具的欲望，可
21、见生物质炉具市场有待进一步开发适销产品。 国内的生物质炉具，无论在产品还是在市场环节都存在很多问题，表现在以下几方面：（1）国内品牌缺乏市场培育过程生物质炉具虽然在整个炉具市场中份额不大，但竞争激烈。目前，国外品牌的生物质炉具占国内市场的 30%，在国内厂家占有的 70%市场份额中，只有 30%黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 2 - 拥有品牌，70%处于无品牌竞争状态。除北京和上海等大城市外，国内多数消费者在购买生物质炉具时不崇尚品牌。品牌效益还未显现，现在没有一家生物质炉具企业能在市场上占有主导地位，在全国市场形成霸主地位。因此，目前，品牌、价格、质量之间没有明显的因果关系。（2）品牌价格
22、合理性未得到消费者普遍认可生物质炉具大体分为镶嵌试和台试的两大类。台式灶具:双灶钢化玻璃台面一般尺寸 72X40，不锈钢台面 71X40 ， 单灶钢化玻璃台面一般尺寸 33X43 ，不锈钢台面 37X28镶嵌灶具，双灶钢化玻璃台面一般尺寸 73X41 ，不锈钢台面 74X43 ， 单灶钢化玻璃台面一般尺寸 37X28，一般家用灶具寿命 8 年。 国外生物质炉具的价格较高，但其技术已经成熟，国内的生物质炉具价格虽相对于国外的低，但其技术水平没有国外的成熟，所以国内 生物质炉具价格的合理性得到质疑，也在情理之中。这需要企业和消费者共同的努力，才可以改变这种对峙状况。（3）产品出现假货目前国内的生物
23、质炉具市场中，产品出现假货。市场上 出现了打着生物质汽化炉具的名声卖假货的现象，有很大一批消费者受骗上当，对整个生物质炉具市场产生了严重的消极影响，广大消费者对生物质炉具产生了怀疑态度，不过在今年的广州、深圳和东莞的生物质炉具展览会上，已出现了 一批又实力了生产厂家对整个生物质炉具领域有带动作用，预示着生物质炉具 市场正在走向成熟。（4）产品设计水平良莠不齐在今年的几大展览会上，许多大企业纷纷上马生物质炉具 ，一时烽烟四起。但仔细看来，大多产品依然雷同，差异化不明显。共同的特点是外观略有差异，但家具内部功能单一。另外色彩过于鲜艳，不符合色彩的科学适用原则，只注重了色彩的视觉冲击力，而不懂得色彩
24、对人的危害性，尤其是妇女影响。安全性不够，在设计中重视了造型，而忽略了安全性和便利性。总之，产品设计问题我认黑龙江八一农垦大学本科毕业设计- 3 - 为是最突出的问题，这个问题不解决，生物质炉具市场也很难得到健康、快速的发展。（5）研究水平较低我国没有专门生物质设计研究机构和专业人士的培训基地。同时，企业在对生物质炉具的研究上也投入不足。为了急功近利，往往很少有厂家花力气和财力研究消费的对象一一妇女，关注他们的生存空间，生活习性，学习对生物质炉具的要求，储藏种类和数量，以及他们的消费行为、影响因素和接收信息的渠道等，其实这些无不影响生物质炉具的设计、生产、营销和服务质量。研究市场、研究产品的使
25、用者，是开发产品前的最重要的第一件事，希望企业重视。另外，国内生物质炉具的设计师几乎没有，大多是国外引进的技术，因此没有积淀，出现目前的问题也不足为怪。成长需要时间，更需要摔打和失败，我相信几年之后才华横溢的炉具设计师就会脱颖而出。以上阐述了我国生物质炉具中存在的种种问题。既然是问题，力争改正和调整，必将会有新的进步。1.3 设计想法和理论支持生物质炉具在满足其使用价值的同时，还应具备一下几点特点：（1）高效性和节能型；（2）舒适性和环保性；（3）安全性和可靠性。颜色上避免过于艳丽，颜色越深的涂料中含重金属的成分越多，污染越大，尤其是铅污染。材料上选的钢化玻璃台面或绿色环保材料，以钢化玻璃为主，绿色环保材料为辅，这种材料有利于使用者身体健康。1.4 设计目的在飞速发展的 21 世纪，每一位有环保思想的人都想给自己的孩子留下美好的
