基于复合抛物面聚光的太阳能海水淡化系统研究

发布时间：2025-06-29 19:46

　　地球上水资源总储量大但是淡水资源储量较少,太阳能海水淡化能够有效缓解全球淡水资源压力。为实现沸腾蒸馏,本文基于复合抛物面聚光器(CPC)聚光供能设计了一种海水淡化系统,实现了高效的蒸汽产生。该系统采用CPC组件将低能流密度的太阳光线收集起来加热导热油,导热油在蒸馏器的换热盘管中与雾化后的原水进行换热并产生水蒸气,水蒸气在小型风机的扰动作用下经过气液分离器进入温差发电组件的热蒸汽室并充分利用蒸汽潜热进行温差发电,然后蒸汽进入冷凝器冷凝收集得到淡水。通过建立系统各个部件的热损失数学模型,分析各个部件的热量损失并分析部件结构参数对热损的影响,设计并优化系统进行实验研究。本论文的主要研究内容如下:(1)通过对淡水资源的分析,提出采用CPC集热进行海水淡化的研究方向,发现:地球上水资源储量大,但是可供人类利用的淡水总量较少,生产生活用水匮乏;聚光器时太阳能海水淡化的主要部件,常见的有槽式、塔式、碟式、菲涅尔、CPC等,其中CPC具有接收角大、不需要追踪等优势;目前太阳能海水淡化系统发展较快,但是存在蒸馏温度低、集热器结垢、余热浪费等问题。(2)通过分析系统的传热过程并计算部件结构参数对系统集热性能...

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【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 全球淡水资源
        1.1.2 中国淡水资源
        1.1.3 选题目标
    1.2 常见聚光器及CPC研究现状
        1.2.1 常见聚光器及工作原理
        1.2.2 CPC的优势及研究现状
    1.3 太阳能海水淡化技术
        1.3.1 太阳能海水淡化技术概述
        1.3.2 CPC太阳能海水淡化研究进展
        1.3.3 存在的缺陷
    1.4 本文的主要研究内容
    1.5 本章小结
第2章 CPC供热的海水淡化系统热损失
    2.1 系统及热平衡
        2.1.1 系统工作原理
        2.1.2 传热工质
        2.1.3 系统热平衡
    2.2 CPC组件传热
        2.2.1 CPC传热数学模型
        2.2.2 结构参数对CPC热损的影响
    2.3 蒸馏系统传热
        2.3.1 换热盘管
        2.3.2 蒸馏器传热数学模型
        2.3.3 盘管长度对蒸馏换热量的影响
    2.4 管道及导热油箱热损
        2.4.1 保温管道结构及热损
        2.4.2 管道热损的影响因素
        2.4.3 导热油箱热损及回热量
    2.5 温差发电器的传热
    2.6 本章小结
第3章 实验系统
    3.1 系统部件及设计参数
        3.1.1 CPC组件
        3.1.2 蒸馏器
        3.1.3 余热温差发电组件
        3.1.4 冷凝装置
        3.1.5 动力装置
    3.2 实验系统及测试装置
        3.2.1 实验系统及实验过程
        3.2.2 测试仪器
    3.3 系统性能参数
        3.3.1 系统集热性能参数
        3.3.2 系统产水性能参数
        3.3.3 系统余热发电的输出功率
        3.3.4 太阳能热利用效率
    3.4 误差传递分析
    3.5 本章小结
第4章 实验结果及分析
    4.1 集热面积与倾角对系统性能的影响
        4.1.1 不同CPC级数与倾角下导热油温度变化
        4.1.2 不同CPC级数与倾角下蒸馏温度及热蒸汽室温度变化
        4.1.3 不同CPC级数与倾角下产水性能变化
        4.1.4 不同CPC级数与倾角下发电器输出功率
        4.1.5 不同CPC级数与倾角下系统太阳能热利用效率变化
    4.2 夏冬季系统性能
        4.2.1 夏冬季系统各组件温度变化
        4.2.2 夏冬季蒸馏室温度及热蒸汽室温度变化
        4.2.3 夏冬季系统产水性能
        4.2.4 夏冬季系统发电器输出功率
        4.2.5 夏冬季系统太阳能热利用效率
    4.3 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 主要创新点
    5.3 研究展望
    5.4 本章小结
参考文献
硕士期间主要成果
致谢



本文编号：4054744