新型太陽能膜蒸餾集熱器循環(huán)系統(tǒng)的實驗研究

【摘要】：太陽能膜蒸餾系統(tǒng)是將太陽能熱利用和膜蒸餾相結合的一種新型淡化水技術。在當今能源緊缺、淡水資源匱乏的時代背景下,太陽能膜蒸餾淡化水系統(tǒng)必將成為解決淡水資源缺乏的一項重要技術措施。 為了解決我國西部地區(qū)淡水嚴重缺乏的問題,本文對太陽能膜蒸餾淡化水系統(tǒng)中的太陽能集熱器加熱系統(tǒng)進行了實驗研究。由于U型管式集熱器具有熱效率高,熱損失小,啟動快,承壓大,使用溫度高等特點,因此本文使用了帶CPC反光板的U型管式集熱器,搭建了太陽能加熱系統(tǒng)。 太陽能膜蒸餾淡化水系統(tǒng)要求熱端提供30℃-90℃的熱溶液,且在運行過程中需要溫度保持不變,基于此本文對太陽能U型管式集熱器循環(huán)系統(tǒng)進行了實驗研究。通過分析呼和浩特市地區(qū)實測太陽輻射量、風向、風速等氣象數(shù)據(jù)以及集熱器進出口溫度、水箱溫度等參數(shù)的變化情況,發(fā)現(xiàn)風向和風速,太陽輻射量對系統(tǒng)穩(wěn)定運行有較大的影響。環(huán)境溫度,運行方式,集熱器連接方式,集熱器的種類,管路連接情況等都對系統(tǒng)穩(wěn)定運行有一定的影響。風向和風速主要通過改變集熱器表面的空氣流動,進而影響集熱器對太陽輻射量的吸收;太陽輻射量的大小變化直接影響到集熱器對熱量的吸收,進而影響系統(tǒng)熱端溫度;環(huán)境溫度的變化使得太陽能集熱系統(tǒng)中介質溫度產生變化,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行;在不同的運行方式和連接方式下,系統(tǒng)的運行情況不同;系統(tǒng)采用不同的集熱器面積,運行情況發(fā)生變化;不同種類的集熱器,系統(tǒng)熱效率是不一樣的;集熱器進出口溫度越高,水箱可以儲存更多的熱量。通過分析集熱系統(tǒng)不同運行工況下系統(tǒng)的運行情況,我們發(fā)現(xiàn)集熱系統(tǒng)在強制循環(huán),集熱器并聯(lián)運行的情況下,系統(tǒng)的熱效率較高。 本文通過計算得到了水箱得熱量,找到了膜蒸餾系統(tǒng)產水量和集熱系統(tǒng)換熱量的關系,得出產水量和換熱量的換算方法。通過計算得出: 2㎡集熱器運行,最多可帶18張膜,系統(tǒng)運行8小時產水96.768kg,集熱器并聯(lián)運行,最多可帶31張膜,系統(tǒng)運行8小時可產水166.656kg。系統(tǒng)的熱效率對產水量有較大影響,因此,提高系統(tǒng)的熱效率,減少熱損失是增加產水量的主要途徑?？梢钥闯?該系統(tǒng)對解決水資源貧乏地區(qū)的飲水問題有重要意義。 【關鍵詞】：U型管式集熱器 太陽能 膜蒸餾
【學位授予單位】：內蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TK513
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 選題背景及其研究的目的和意義8-11
• 1.1.1 太陽能的特點8-9
• 1.1.2 我國太陽能資源的分布情況9-10
• 1.1.3 我國水資源概況10-11
• 1.2 膜蒸餾技術和國內外太陽能膜蒸餾的發(fā)展概況11-12
• 1.2.1 膜蒸餾技術11
• 1.2.2 國內外太陽能膜蒸餾的發(fā)展概況11-12
• 1.3 太陽能集熱器12
• 1.4 本課題的主要研究內容12-13
• 第二章 U 型管式集熱器循環(huán)系統(tǒng)實驗研究13-39
• 2.1 集熱器種類及其介紹13-17
• 2.1.1 平板型太陽能集熱器13-14
• 2.1.2 全玻璃真空管型太陽能集熱器14
• 2.1.3 熱管真空管集熱器14-15
• 2.1.4 U 型管式集熱器15-16
• 2.1.5 CPC 反光板16-17
• 2.2 各種太陽能集熱器的對比分析17
• 2.3 U 型管式集熱器循環(huán)系統(tǒng)17-22
• 2.3.1 U 型管式集熱器18-19
• 2.3.2 太陽能站19
• 2.3.3 太陽能熱水儲水箱19-20
• 2.3.4 控制器20-21
• 2.3.5 膨脹水箱21-22
• 2.4 實驗儀器介紹22-26
• 2.4.1 TRM-2 型太陽能熱水器熱性能測試系統(tǒng)22-23
• 2.4.2 TRM-ZSL 氣象生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)23-24
• 2.4.3 EC-9S(X)數(shù)字風速風向傳感器24
• 2.4.4 TBQ-2 總輻射表24-25
• 2.4.5 熱量表25-26
• 2.5 測量參數(shù)26
• 2.6 溫度傳感器校正試驗26-29
• 2.6.1 試驗方法26
• 2.6.2 溫度傳感器修正函數(shù)26-29
• 2.7 影響集熱系統(tǒng)穩(wěn)定運行的因素分析29-32
• 2.7.1 風速和風向對系統(tǒng)的影響29-30
• 2.7.2 太陽輻射量對系統(tǒng)的影響30-32
• 2.7.3 其他因素對系統(tǒng)的影響32
• 2.8 集熱系統(tǒng)自然循環(huán)和強制循環(huán)對比試驗32-37
• 2.8.1 2 ㎡集熱器循環(huán)系統(tǒng)自然循環(huán)和強制循環(huán)對比試驗32-35
• 2.8.2 3 ㎡集熱器循環(huán)系統(tǒng)自然循環(huán)和強制循環(huán)對比試驗35-37
• 2.9 集熱系統(tǒng)單獨運行和并聯(lián)運行對比實驗37-39
• 第三章 集熱系統(tǒng)換熱量和產水量的關系及其換算39-53
• 3.1 水箱得熱量39
• 3.2 產水量的計算39-40
• 3.3 集熱系統(tǒng)換熱量的計算40-51
• 3.3.1 2 平米集熱器運行參數(shù)變化情況40-43
• 3.3.2 3 平米集熱器運行參數(shù)變化情況43-46
• 3.3.3 集熱器并聯(lián)運行參數(shù)變化情況46-50
• 3.3.4 換熱量和熱效率的計算50-51
• 3.4 產水量和集熱系統(tǒng)換熱量的換算51-52
• 3.5 結論52-53
• 第四章 結論53-55
• 4.1 課題結論53-54
• 4.2 課題創(chuàng)新之處54
• 4.3 展望54-55
• 參考文獻55-58
• 致謝58-59
• 再讀期間取得的科研成果59

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