平板集熱的太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)性能研究

【摘要】：21世紀(jì)是水的世紀(jì),世界上越來越多的國(guó)家開始關(guān)注淡水資源短缺的問題。目前傳統(tǒng)的海水淡化技術(shù)已經(jīng)取得了一定的發(fā)展,但消耗大量的化石燃料,帶來溫室效應(yīng)、霧霾等環(huán)境問題。太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)是一種可持續(xù)發(fā)展的方法。 本文以平板集熱的太陽(yáng)能低溫多效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)為研究對(duì)象。平板集熱器具有采光面積大,易于建筑一體化等優(yōu)勢(shì),符合未來太陽(yáng)能利用的發(fā)展趨勢(shì),低溫多效蒸發(fā)技術(shù)對(duì)熱源要求不高,能夠較好的耦合太陽(yáng)能平板集熱系統(tǒng)。在質(zhì)量守恒和能量守恒的基礎(chǔ)上,建立了太陽(yáng)能低溫多效蒸發(fā)海水淡化系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型和成本計(jì)算模型,利用MATLAB語言對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行編程并求解。 本文分析了不同月代表日集熱器集熱量和效率的變化情況,將淡水成本最低時(shí)的集熱器負(fù)荷作為集熱器的設(shè)計(jì)負(fù)荷。在此基礎(chǔ)上,分析平板集熱器面積、集熱器出口水溫、多效蒸發(fā)系統(tǒng)效數(shù)和首效加熱蒸汽溫度對(duì)系統(tǒng)性能的影響。在本文計(jì)算條件下,集熱器面積增大,除人員成本不變,系統(tǒng)的其它各個(gè)成本均有一定的升高,系統(tǒng)的淡水產(chǎn)量變大,單位集熱面積淡水產(chǎn)量變小,淡水成本逐漸減?。患療崞鞒隹谒疁卦龃?儲(chǔ)熱水箱成本緩慢減小,系統(tǒng)其它各成本基本保持不變,淡水產(chǎn)量和單位集熱面積淡水產(chǎn)量基本保持不變,淡水成本緩慢降低；多效蒸發(fā)系統(tǒng)效數(shù)增大,蒸發(fā)器成本和土建安裝費(fèi)用均增加,系統(tǒng)其它各成本基本保持不變,淡水產(chǎn)量和單位集熱面積產(chǎn)水量增大,淡水成本逐漸降低；首效加熱蒸汽溫度增大,儲(chǔ)熱水箱成本升高,電輔系統(tǒng)運(yùn)行成本先增加后基本保持不變,蒸發(fā)器成本逐漸減低,系統(tǒng)其它各成本基本保持不變,淡水產(chǎn)量和單位集熱面積產(chǎn)水量先增加后減小,淡水成本先減小后增大。 對(duì)去除電輔系統(tǒng)的固定裝置,針對(duì)變負(fù)荷情況進(jìn)行了性能分析,裝置負(fù)荷率在40%～110%之間變化,系統(tǒng)變負(fù)荷時(shí)的淡水成本低于沒有去除電輔的額定負(fù)荷系統(tǒng)的淡水成本。 最后,對(duì)比分析了真空管和平板集熱的太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性能。在本文計(jì)算條件下,針對(duì)相同的集熱面積,平板集熱器的集熱量大于真空管集熱器的集熱量,且平板集熱的海水淡化系統(tǒng)淡水產(chǎn)量大,淡水成本小。但由于平板集熱器集熱量波動(dòng)比較大,導(dǎo)致其電輔系統(tǒng)運(yùn)行成本高,從能量利用角度,不夠節(jié)能。 【關(guān)鍵詞】：太陽(yáng)能 平板集熱器 海水淡化 低溫多效蒸發(fā)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P747;TK513.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 太陽(yáng)能海水淡化的研究背景和意義10-11
• 1.2 太陽(yáng)能海水淡化技術(shù)11-16
• 1.2.1 太陽(yáng)能蒸餾11
• 1.2.2 增濕除濕海水淡化11-12
• 1.2.3 間接式太陽(yáng)能海水淡化12-16
• 1.3 太陽(yáng)能集熱器16-17
• 1.3.1 聚光型太陽(yáng)能集熱器16
• 1.3.2 真空管型太陽(yáng)能集熱器16
• 1.3.3 平板型太陽(yáng)能集熱器16-17
• 1.4 平板集熱器集熱的海水淡化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀17-20
• 1.5 本文研究?jī)?nèi)容20-21
• 2 平板集熱太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型及求解21-38
• 2.1 平板集熱太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)21-22
• 2.2 平板集熱太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型22-36
• 2.2.1 平板集熱器數(shù)學(xué)模型22-30
• 2.2.2 電輔/冷卻系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型30
• 2.2.3 儲(chǔ)熱水箱數(shù)學(xué)模型30-32
• 2.2.4 閃蒸發(fā)生器數(shù)學(xué)模型32
• 2.2.5 低溫多效蒸發(fā)海水淡化數(shù)學(xué)模型32-36
• 2.3 平板集熱的太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型求解36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 3 平板集熱太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)成本計(jì)算模型38-42
• 3.1 投資成本38-40
• 3.1.1 平板集熱器成本38
• 3.1.2 電輔/冷卻系統(tǒng)成本38-39
• 3.1.3 儲(chǔ)熱水箱成本39
• 3.1.4 閃蒸發(fā)生器成本39
• 3.1.5 泵的投資成本39
• 3.1.6 蒸發(fā)器成本39-40
• 3.1.7 冷凝器和預(yù)熱器成本40
• 3.1.8 土地成本40
• 3.1.9 土建安裝及輔助設(shè)施成本40
• 3.2 運(yùn)行成本40-41
• 3.2.1 海水預(yù)處理成本40
• 3.2.2 人員成本40
• 3.2.3 電輔系統(tǒng)運(yùn)行成本40-41
• 3.2.4 泵的運(yùn)行成本41
• 3.3 全年淡水成本41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 4 平板集熱太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性能分析42-64
• 4.1 平板集熱器性能42-43
• 4.1.1 平板集熱器集熱量和效率42
• 4.1.2 平板集熱器瞬時(shí)效率42-43
• 4.2 平板集熱器設(shè)計(jì)負(fù)荷43-44
• 4.3 系統(tǒng)性能分析44-52
• 4.3.1 平板集熱器面積的影響44-46
• 4.3.2 集熱器出口水溫的影響46-48
• 4.3.3 多效蒸發(fā)系統(tǒng)效數(shù)的影響48-50
• 4.3.4 首效加熱蒸汽溫度的影響50-52
• 4.4 系統(tǒng)變負(fù)荷性能分析52-55
• 4.5 平板集熱和真空管集熱太陽(yáng)能海水淡化系統(tǒng)性能對(duì)比55-63
• 4.5.1 集熱量的對(duì)比分析55-57
• 4.5.2 系統(tǒng)成本構(gòu)成對(duì)比分析57-58
• 4.5.3 變產(chǎn)量下系統(tǒng)性能對(duì)比分析58-62
• 4.5.4 定產(chǎn)量下淡水成本對(duì)比分析62-63
• 4.6 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況71-72
• 致謝72-73

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