新型的太陽能海水淡化與發(fā)電系統(tǒng)研究.pdf

1、本文提出了一種利用太陽能集熱器來進(jìn)行海水淡化與發(fā)電的新型系統(tǒng)。該系統(tǒng)以太陽能為熱源,將海水加熱到一定溫度(不超過100℃),然后通過旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)入碟型縮放噴嘴(原理等同于拉法爾噴嘴),最后以氣液混合物的形式噴射到真空室里。由于真空室內(nèi)外的壓力不同,海水將會(huì)發(fā)生閃蒸,產(chǎn)生水蒸氣和液滴的混合物。閃蒸產(chǎn)生的水蒸汽將上升到真空室上部,并且被冷凝器冷凝成淡水。與此同時(shí),高速噴射出的氣液混合物對(duì)噴嘴施加一個(gè)反作用力,由于出口指向相反的方向,那么反作用力

2、將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)力矩,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)直流發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。
　　 本文主要進(jìn)行以下幾個(gè)方面的研究工作:
　　 一、通過對(duì)理論模型的探索,找出了一個(gè)合適的兩相流模型來預(yù)測(cè)當(dāng)入口海水溫度變化的情況下(真空室溫度恒定),理論上所產(chǎn)生的淡水量與電能和在入口海水溫度一定的情況下,隨著真空室溫度的變化,理論上產(chǎn)生的淡水量和電能；
　　 二、詳細(xì)分析了系統(tǒng)的工作原理。利用熵-焓圖詳細(xì)介紹其熱力學(xué)過程,通過理論計(jì)算得出,系統(tǒng)理論上所產(chǎn)生電能

3、大于其所消耗的電能,結(jié)合卡諾循環(huán)計(jì)算出了該裝置的穩(wěn)態(tài)熱效率公式,并研究了電能和縮放噴嘴轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系,分析了系統(tǒng)的整體效率以及影響系統(tǒng)效率的因素；
　　 三、選擇太陽能集熱器作為系統(tǒng)的熱源,理論計(jì)算出太陽能集熱器的總體效率和該系統(tǒng)產(chǎn)生1kg／s淡水所需要的太陽能集熱器的面積(在其它條件不變的情況下)；
　　 四、設(shè)計(jì)并制造了一個(gè)小型實(shí)驗(yàn)裝置,測(cè)試了實(shí)際太陽能海水淡化與發(fā)電系統(tǒng)的性能,驗(yàn)證該理論在實(shí)際中的可行性,并與理論值

4、的比較,找出兩者的偏差,為下一步太陽能海水淡化與發(fā)電裝置的改進(jìn)做指導(dǎo),最后為了提高系統(tǒng)的效率,把該系統(tǒng)與多級(jí)閃蒸系統(tǒng)相結(jié)合,并給出其工作原理。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在其它情況不變時(shí),系統(tǒng)所產(chǎn)生的淡水量與電能隨著入口海水溫度的升高而增大,并且系統(tǒng)所產(chǎn)生的淡水量和利用熱力學(xué)平衡模型所計(jì)算的理論值基本吻合,實(shí)驗(yàn)值略大于理論值；然而系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能遠(yuǎn)小于利用熱力學(xué)平衡模型所計(jì)算的理論值,一方面是由于該實(shí)驗(yàn)裝置規(guī)模較小,摩擦磨損相對(duì)來說較