發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 06:05

　　 針對(duì)太陽能煙囪系統(tǒng)的特點(diǎn)和不足,考慮目前太陽能海水淡化系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì),本論文提出了太陽能煙囪海水綜合利用系統(tǒng)。溫室技術(shù)和煙囪技術(shù)被用于強(qiáng)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(fēng)力或水力發(fā)電。 論文首先對(duì)綜合系統(tǒng)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性進(jìn)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(jié)合理論分析為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供上下限數(shù)據(jù)。隨后加入空氣主體流動(dòng)和水分蒸發(fā),建立太陽能煙囪強(qiáng)化蒸發(fā)系統(tǒng),考察煙囪基部空氣的溫升和飽和度;對(duì)比建立不同儲(chǔ)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(duì)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(duì)不同實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)首先進(jìn)行了簡(jiǎn)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(jì)算流體力學(xué)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部微觀的流體流動(dòng)、傳熱和傳質(zhì)過程進(jìn)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)冷凝收集水分,并進(jìn)行了理論分析。 系統(tǒng)性能分析結(jié)果表明間壁冷凝風(fēng)電綜合系統(tǒng)同時(shí)具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性。實(shí)驗(yàn)研究和理論分析結(jié)果給出,新型集熱棚內(nèi)外溫差可達(dá)到40oC,夜晚仍可保持10 oC溫差,加入空氣主體流動(dòng)和水分蒸發(fā)后,系統(tǒng)溫升逐步下降;不同的儲(chǔ)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(jì)算流體力學(xué)的數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)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(zhì)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(shí)施提供實(shí)驗(yàn)和理論基礎(chǔ),為經(jīng)濟(jì)規(guī)模化的太陽能技術(shù)利用找到一條有效的路徑。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：P747;TK519
【文章目錄】：
前言
第一章 文獻(xiàn)綜述
    1.1 太陽能技術(shù)的應(yīng)用
    1.2 太陽能煙囪發(fā)電技術(shù)
        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(diǎn)
        1.2.4 目前提出的太陽能煙囪技術(shù)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(jī)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(biāo)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(shè)計(jì)
    2.3 綜合系統(tǒng)的性能分析
        2.3.1 氣候條件
        2.3.2 技術(shù)性能
        2.3.3 冷凝水產(chǎn)量
        2.3.4 水電量估算
        2.3.5 風(fēng)電量估算
        2.3.6 原鹽產(chǎn)量估算
    2.4 經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益
    2.5 綜合系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
    2.6 本章小結(jié)
第三章 新型太陽能集熱棚的性能研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
    3.2 測(cè)量裝置
    3.3 溫度預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)式
        3.3.1 空氣溫度經(jīng)驗(yàn)方程
        3.3.2 水體溫度經(jīng)驗(yàn)方程
    3.4 溫度預(yù)測(cè)模型的建立
        3.4.1 系統(tǒng)傳熱網(wǎng)絡(luò)
        3.4.2 模型假設(shè)
        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(jié)果與討論
        3.5.1 系統(tǒng)溫升性能
        3.5.2 非線性回歸結(jié)果
        3.5.3 模型預(yù)測(cè)結(jié)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(píng)價(jià)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 太陽能煙囪強(qiáng)化蒸發(fā)過程的系統(tǒng)性研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)部分
        4.1.1 小型實(shí)驗(yàn)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(yù)測(cè)
        4.2.2 ASD 系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)
    4.3 結(jié)果與討論
        4.3.1 溫升性能
        4.3.2 空氣流速
        4.3.3 強(qiáng)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(jié)
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(dòng)模擬
        5.1.2 質(zhì)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(jié)果與討論
        5.5.1 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果
        5.5.2 速度場(chǎng)模擬結(jié)果
        5.5.3 壓力場(chǎng)模擬結(jié)果
        5.5.4 質(zhì)量分率場(chǎng)模擬結(jié)果
        5.5.5 結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響
        5.5.6 太陽輻照度的影響
        5.5.7 熱量存儲(chǔ)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(jié)
第六章 飽和空氣冷凝過程的實(shí)驗(yàn)與理論研究
    6.1 實(shí)驗(yàn)部分
        6.1.1 直接冷凝實(shí)驗(yàn)裝置
        6.1.2 間壁冷凝實(shí)驗(yàn)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(jié)果與討論
        6.3.1 直接冷凝實(shí)驗(yàn)
        6.3.2 間壁冷凝實(shí)驗(yàn)
        6.3.3 冷凝系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
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