中低温太阳能集热海水/苦咸水淡化系统实验研究

发布时间：2021-02-17 17:29

　　能源与淡水资源是社会生存与发展的物质基础,海水/苦咸水淡化是解决淡水资源缺乏的有效途径。太阳能海水淡化采用可持续能源,不造成环境污染,是解决缺少能源与电力供应的偏远地区淡水问题的可行性方法。太阳能有聚光和非聚光两种利用,聚光太阳能主要吸收太阳直射辐射,通常太阳能聚光装置都是反射镜或菲涅耳透镜跟踪,较大的整体式反射镜面和菲涅耳透镜制造困难、成本较高,并且跟踪系统复杂,所需能耗高；非聚光太阳能有平板和真空管集热器,主要应用于供热、采暖及海水淡化等,但未见太阳能热水与纯水联产一体化的利用研究。另外,多级闪蒸、多效蒸馏、反渗透和蒸气压缩等传统的海水淡化都是针对大型的淡化工程,而偏远缺水地区由于技术条件及成本问题,适合运行简单、成本不高的太阳能增湿减湿的小中型淡化系统。以此为背景,本文提出了两种新型的中低温太阳能集热海水/苦咸水淡化系统,构建太阳能双真空热管热水纯水一体化联产系统模型,双真空热管低温与固定条形镜面反射聚光中低温耦合两级加热的多效增湿减湿淡化系统模型。使两种太阳能集热系统在各自最佳温度工况下运行,集热性能得以优化及较好改善,以湿空气为载气梯次增湿减湿,回热得以循环利用及耦合分配。对... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：178 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 能源资源紧张
        1.1.2 淡水资源危机
    1.2 海水淡化的研究进展
        1.2.1 反渗透海水淡化
        1.2.2 电渗析海水淡化
        1.2.3 多级闪蒸海水淡化
        1.2.4 多效蒸馏海水淡化
        1.2.5 蒸气压缩海水淡化
    1.3 太阳能利用与海水淡化技术的研究现状
        1.3.1 槽式聚光太阳能集热
        1.3.2 塔式聚光集热
        1.3.3 线性菲涅耳反射聚光
        1.3.4 抛物蝶式反射聚光
        1.3.5 太阳能聚光海水淡化利用
        1.3.6 太阳能蒸馏海水淡化
        1.3.7 太阳能增湿减湿海水淡化
    1.4 本文的研究目的及主要内容
    1.5 本章小结
第2章 固定条形镜面反射聚光镜场特性研究
    2.1 固定条形聚光镜面光学设计
    2.2 系统设计参数分析
        2.2.1 固定条形镜面聚光入射角
        2.2.2 太阳光线与系统法向平面偏转角
    2.3 系统聚光性能分析
        2.3.1 单元镜面间距的变化
        2.3.2 倾斜角对光照面积及聚光比影响
        2.3.3 倾斜角对系统直射辐射量影响
    2.4 本章小结
第3章 固定条形镜面聚光性能分析与实验研究
    3.1 实验装置
        3.1.1 集热装置与测试分析
        3.1.2 吸收器装置与分析
    3.2 吸收器光学性能分析
        3.2.1 镜面反射光学性能
        3.2.2 镜面太阳辐射能流分析
    3.3 吸收器热性能分析
        3.3.1 梯形槽吸收器热性能测试与分析
        3.3.2 腔体式玻璃-金属真空管吸收器性能测试
        3.3.3 不同进口温度吸收器效率分析
        3.3.4 真空管及固定条形镜面两级加热系统
    3.4 本章小结
第4章 固定条形镜面聚光增湿-减湿淡化热性能分析
    4.1 工质热物理特性分析
        4.1.1 湿空气物理特性
        4.1.2 海水热物理特性
    4.2 闭环空气开环水循环系统热性能分析
        4.2.1 系统质量平衡方程
        4.2.2 换热器效能
        4.2.3 减湿器
        4.2.4 增湿器
        4.2.5 系统的产水性能
        4.2.6 系统性能分析
    4.3 开环空气开环水循环系统热性能分析
        4.3.1 开环空气开环水循环系统热性能
        4.3.2 系统性能分析
    4.4 本章小结
第5章 中低温耦合加热回热式增湿减湿淡化实验研究
    5.1 系统设计与原理
        5.1.1 系统设计
        5.1.2 系统原理
    5.2 回热式多级增湿减湿淡化装置实验设计与安装
        5.2.1 增湿器设计与安装
        5.2.2 减湿器设计与安装
        5.2.3 集热器匹配选型
    5.3 实验方案与测量方法
        5.3.1 实验方案
        5.3.2 测量方法
    5.4 实验测试性能分析
        5.4.1 增湿器海水不同进口温度对增湿、冷凝效果的影响
        5.4.2 双真空管及固定条形镜面两级加热淡化系统
        5.4.3 产水水质检测
    5.5 本章小结
第6章 太阳能热水纯水联供系统分析与实验研究
    6.1 系统结构与分析
        6.1.1 实验装置
        6.1.2 实验设计与方法
        6.1.3 系统组件分析
        6.1.4 实验设备及测试
    6.2 能量转化模型
        6.2.1 集热蒸发水箱能量分析
        6.2.2 冷凝水箱能量分析
        6.2.3 系统的性能系数
    6.3 性能结果分析
        6.3.1 蓄热温度对热性能影响
        6.3.2 相同温度下蓄热性能测试与分析
        6.3.3 不蓄热工况热性能测试与分析
        6.3.4 产水水质检测
    6.4 本章小结
第7章 全文总结和展望
    7.1 全文总结
    7.2 创新点
    7.3 建议和展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间主要成果
ENGLISH PAPERS
    Paper Ⅰ:Design and performance experiment of fixed mirror solar concentrator
    Paper Ⅱ:Design and performance experiment of solar hot water and pure water co-production system
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能水纯化热水一体化装置性能分析与试验[J]. 周希正,马春元,张立强,王鹏.  农业工程学报. 2014(20)
[2]固定条形镜面太阳能聚光器设计及性能试验[J]. 周希正,马春元,张立强,王鹏.  农业工程学报. 2014(01)
[3]固定式条形镜面太阳能聚光镜场性能分析[J]. 周希正,马春元,王军旗,张振.  光学学报. 2013(10)
[4]槽式太阳能电站集热管热性能测试[J]. 徐荣吉,何雅玲,肖杰,程泽东.  太阳能学报. 2012(01)
[5]抛物碟式太阳能聚光器的聚光特性分析与设计[J]. 王云峰,季杰,何伟,陈海飞.  光学学报. 2012(01)
[6]全平面镜线反射太阳聚光器的光学设计[J]. 浦绍选,夏朝凤.  农业工程学报. 2011(12)
[7]线性菲涅耳聚光系统无遮挡镜场布置的光学几何方法[J]. 杜春旭,王普,马重芳,吴玉庭.  光学学报. 2010(11)
[8]我国可再生能源发展现状和前景展望[J]. 韩芳.  可再生能源. 2010(04)
[9]积极构建我国能源可持续发展体系与发展电力新技术[J]. 严陆光.  电工电能新技术. 2008(01)
[10]中国的能源与环境——经济发展的两大制约因素[J]. 安尼尔·特维.  世界环境. 2006(04)

硕士论文
[1]分级回热式太阳能增湿海水淡化试验研究与仿真计算[D]. 袁怡刚.山东大学 2012



本文编号：3038303