【摘要】
太阳能烟囱发电技术和太阳能海水淡化技术是可再生能源领域中两个研究热点,由于其在技术或经济上的不可行性,结合这两项技术提出了太阳能烟囱综合利用海水系统。利用太阳能烟囱强化海水蒸发,在烟囱基部形成强大的饱和湿润气流,通过冷凝途径获取气流中的水分,冷凝余热或冷凝淡水用于风力或水力发电,实现发电、海水淡化等于一体的经济可行性系统。 本文针对太阳能烟囱强化海水蒸发过程进行了实验和理论研究。首先通过洞道干燥实验,研究了气流的温度、速度及多孔材料在独立情况下对蒸发的影响。在此基础上搭建了两套小型实验装置,研究了系统内气流的温升和湿含量。由于小型系统水体的蓄热能力差,不能昼夜工作,因此组建了中型实验装置,对系统在阴、晴天的气流温升、湿含量及蓄热水体的温度变化进行了实验研究。为深入了解系统的传热机制,进行了系统的传热过程分析。同时为进一步了解系统微观的传热、传质的规律,从而寻求系统的放大理论依据,通过商用软件Fluent进行了数值模拟。 洞道实验结果表明:温度是影响蒸发的重要因素,温升越大,蒸发越快;气流速度在一定范围对蒸发有益;多孔材料对蒸发具有很强的促进作用,但同时也随着多孔材料的材质、放置方向、多少有一定的影...
致谢 91
第一章 文献综述 10-24
1.1 太阳能利用发展现状 10-13
1.1.1 开发利用太阳能的优势 10-11
1.1.2 太阳能利用基本方式 11-12
1.1.3 太阳能利用发展概况 12-13
1.2 太阳能烟囱技术 13-20
1.2.1 太阳能烟囱发电技术的提出和工作原理 13-14
1.2.2 太阳能烟囱发电技术的研究进展 14-16
1.2.3 太阳能烟囱发电技术的特点 16-17
1.2.4 太阳能烟囱技术在其它领域的研究现状 17-19
1.2.5 太阳能烟囱发电技术的发展方向 19-20
1.3 海水蒸发研究现状 20-23
1.3.1 海水蒸发的内部因素与外在影响 20-21
1.3.2 海水蒸发实验及其经验公式的研究现状 21-22
1.3.3 强化海水蒸发的研究现状 22-23
1.4 论文工作的提出 23-24
第二章 强化海水蒸发的实验研究 24-30
2.1 实验装置 24-25
2.1.1 强化海水蒸发实验装置简图 24
2.1.2 强化海水蒸发实验简介 24-25
2.2 强化海水蒸发的实验研究 25-30
2.2.1 气流温度的影响 25
2.2.2 气体流速的影响 25-26
2.2.3 多孔材料的影响 26-29
2.2.4 本章小结 29-30
第三章 太阳能烟囱强化海水蒸发的实验研究 30-44
3.1 综合系统的实验装置 30-32
3.1.1 系统的工作原理 30
3.1.2 实验装置的各组成部分简介 30-31
3.1.3 小型太阳能烟囱强化海水蒸发实验装置简图 31
3.1.4 中型太阳能烟囱强化海水蒸发实验装置简图 31-32
3.1.5 测温系统 32
3.2 小型实验装置的实验研究 32-34
3.2.1 多孔材料的对比实验研究 32-33
3.2.2 密闭水体系统与敞开水体系统对比实验研究 33-34
3.3 中型实验装置的实验研究 34-42
3.3.1 单个中型实验装置的实验研究 34-39
3.3.2 对比中型实验装置的实验研究 39-42
3.4 实验研究的对比分析 42-43
3.5 本章小结 43-44
第四章 太阳能烟囱强化海水蒸发的理论研究 44-55
4.1 水分蒸发量 44-47
4.1.1 烟囱入口处风速 44-45
4.1.2 水分蒸发量的计算 45-46
4.1.3 结果分析 46-47
4.2 系统传热过程的理论分析 47-54
4.2.1 集热棚与天空的辐射换热速率 47-48
4.2.2 集热棚上表面与环境对流传热速率 48-49
4.2.3 集热棚下表面与气流传热速率 49
4.2.4 集热棚上下表面传热速率 49-51
4.2.5 水面与集热棚内气流的传热速率 51-53
4.2.6 集热棚下表面与水体辐射换热速率 53
4.2.7 系统内其它部分与环境的换热速率 53-54
4.3 本章小结 54-55
第五章 太阳能烟囱强化海水蒸发的数值模拟 55-70
5.1 实物模型化 55
5.2 数值模拟 55-61
5.2.1 Fluent软件简介 55-56
5.2.2 Fluent软件的部分设置 56-59
5.2.3 数学模型 59-61
5.3 结果与讨论 61-65
5.3.1 温度场模拟结果 61
5.3.2 速度场模拟结果 61-62
5.3.3 压力场模拟结果 62-63
5.3.4 湿度场模拟结果 63
5.3.5 密度场模拟结果 63-64
5.3.6 模拟结果与实验结果对比 64-65
5.4 圆形系统的性能预测 65-69
5.4.1 温度场模拟结果 65-66
5.4.2 压力场模拟结果 66-67
5.4.3 湿度场模拟结果 67
5.4.4 密度场模拟结果 67-68
5.4.5 速度场模拟结果 68
5.4.6 模拟结果与实验结果对比 68-69
5.4.7 圆形系统与中型实验装置的模拟结果对比 69
5.5 本章小结 69-70
第六章 结论与展望 70-72
6.1 结论 70-71
6.2 展望 71-72
参考文献 72-78
发表论文和科研情况说明 78-79
符号说明 79-81
