發(fā)布時間：2020-11-21 06:05

　　 針對太陽能煙囪系統(tǒng)的特點和不足,考慮目前太陽能海水淡化系統(tǒng)的技術發(fā)展趨勢,本論文提出了太陽能煙囪海水綜合利用系統(tǒng)。溫室技術和煙囪技術被用于強化太陽能海水蒸發(fā)過程,通過冷凝途徑獲取飽和熱空氣中的蒸發(fā)水分,冷凝余熱或冷凝淡水用于風力或水力發(fā)電。 論文首先對綜合系統(tǒng)的技術和經濟可行性進行了理論估算。其次,利用新型集熱棚模擬考察了綜合系統(tǒng)的集熱性能,結合理論分析為系統(tǒng)設計提供上下限數(shù)據(jù)。隨后加入空氣主體流動和水分蒸發(fā),建立太陽能煙囪強化蒸發(fā)系統(tǒng),考察煙囪基部空氣的溫升和飽和度;對比建立不同儲熱材料和不同規(guī)模的系統(tǒng)考察提高空氣溫度的途徑,對比多孔材料的加入、種類、方式和多少考察提高空氣飽和度的途徑。針對不同實驗系統(tǒng)首先進行了簡單的建模分析,其次為尋求系統(tǒng)放大的根本理論依據(jù),采用計算流體力學對系統(tǒng)內部微觀的流體流動、傳熱和傳質過程進行模擬研究。在獲取高溫飽和空氣后,建立直接和間壁冷凝實驗系統(tǒng)冷凝收集水分,并進行了理論分析。 系統(tǒng)性能分析結果表明間壁冷凝風電綜合系統(tǒng)同時具有技術和經濟可行性。實驗研究和理論分析結果給出,新型集熱棚內外溫差可達到40oC,夜晚仍可保持10 oC溫差,加入空氣主體流動和水分蒸發(fā)后,系統(tǒng)溫升逐步下降;不同的儲熱材料、蒸發(fā)條件和系統(tǒng)規(guī)模使得系統(tǒng)溫升性能有所不同;多孔材料的加入是獲取飽和空氣的有效途徑,但也存在材料、多少、放置方式等方面的優(yōu)化。隨著瞬態(tài)氣候條件的逐步引入,計算流體力學的數(shù)值模擬結果與實驗數(shù)據(jù)間的吻合程度也逐步提高。飽和濕熱空氣中含有大量的不凝性氣體,這部分氣體成為水蒸氣冷凝過程中的主要傳質和傳熱阻力。相信本論文的研究將為太陽能煙囪海水綜合利用系統(tǒng)的具體實施提供實驗和理論基礎,為經濟規(guī)模化的太陽能技術利用找到一條有效的路徑。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2005
【中圖分類】：P747;TK519
【文章目錄】：
前言
第一章 文獻綜述
    1.1 太陽能技術的應用
    1.2 太陽能煙囪發(fā)電技術
        1.2.1 系統(tǒng)的提出和工作原理
        1.2.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.3 太陽能煙囪發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)缺點
        1.2.4 目前提出的太陽能煙囪技術的發(fā)展方向
    1.3 太陽能海水淡化
    1.4 含有不凝性氣體的蒸汽冷凝換熱的研究
        1.4.1 含有不凝性氣體蒸汽的冷凝現(xiàn)象與機理
        1.4.2 研究現(xiàn)狀
    1.5 論文工作的提出
第二章 綜合系統(tǒng)的提出和性能分析
    2.1 ASD 單目標系統(tǒng)的分析
    2.2 綜合系統(tǒng)的提出和工作原理
        2.2.1 直接冷凝系統(tǒng)
        2.2.2 間壁冷凝系統(tǒng)
        2.2.3 特殊設計
    2.3 綜合系統(tǒng)的性能分析
        2.3.1 氣候條件
        2.3.2 技術性能
        2.3.3 冷凝水產量
        2.3.4 水電量估算
        2.3.5 風電量估算
        2.3.6 原鹽產量估算
    2.4 經濟和環(huán)境效益
    2.5 綜合系統(tǒng)優(yōu)勢
    2.6 本章小結
第三章 新型太陽能集熱棚的性能研究
    3.1 實驗系統(tǒng)
    3.2 測量裝置
    3.3 溫度預測經驗式
        3.3.1 空氣溫度經驗方程
        3.3.2 水體溫度經驗方程
    3.4 溫度預測模型的建立
        3.4.1 系統(tǒng)傳熱網絡
        3.4.2 模型假設
        3.4.3 模型基本方程式
        3.4.4 傳熱速率方程的確定
        3.4.5 模型的求解
    3.5 結果與討論
        3.5.1 系統(tǒng)溫升性能
        3.5.2 非線性回歸結果
        3.5.3 模型預測結果
        3.5.4 熱損分析
        3.5.5 太陽能有效利用效率
        3.5.6 集熱性能的評價
    3.6 本章小結
第四章 太陽能煙囪強化蒸發(fā)過程的系統(tǒng)性研究
    4.1 實驗部分
        4.1.1 小型實驗系統(tǒng)
        4.1.2 中型ASD 系統(tǒng)
        4.1.3 大型太陽能煙囪系統(tǒng)
    4.2 理論部分
        4.2.1 自然蒸發(fā)過程理論預測
        4.2.2 ASD 系統(tǒng)理論預測
    4.3 結果與討論
        4.3.1 溫升性能
        4.3.2 空氣流速
        4.3.3 強化水分蒸發(fā)過程
        4.3.4 水分蒸發(fā)量
        4.3.5 空氣飽和程度
        4.3.6 太陽能利用效果分析
    4.4 本章小結
第五章 太陽能煙囪海水蒸發(fā)系統(tǒng)的數(shù)值模擬
    5.1 模擬方法
        5.1.1 流體流動模擬
        5.1.2 質量和熱量傳遞模擬
    5.2 模擬條件
    5.3 物性參數(shù)
    5.4 分析方法
    5.5 結果與討論
        5.5.1 溫度場模擬結果
        5.5.2 速度場模擬結果
        5.5.3 壓力場模擬結果
        5.5.4 質量分率場模擬結果
        5.5.5 結構參數(shù)的影響
        5.5.6 太陽輻照度的影響
        5.5.7 熱量存儲方式的影響
        5.5.8 瞬態(tài)空氣流速
        5.5.9 空氣飽和度
    5.6 本章小結
第六章 飽和空氣冷凝過程的實驗與理論研究
    6.1 實驗部分
        6.1.1 直接冷凝實驗裝置
        6.1.2 間壁冷凝實驗裝置
    6.2 理論分析
        6.2.1 直接冷凝
        6.2.2 間壁冷凝
    6.3 結果與討論
        6.3.1 直接冷凝實驗
        6.3.2 間壁冷凝實驗
        6.3.3 冷凝系統(tǒng)的初步設計
    6.4 本章小結
第七章 結論與展望
參考文獻
發(fā)表論文
符號說明
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2892645