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,高速噴射出的氣液混合物對噴嘴施加一個反作用力,由于出口指向相反的方向,那么反作用力

2、將會產(chǎn)生一個力矩,進而驅(qū)動直流發(fā)電機進行發(fā)電。
　　 本文主要進行以下幾個方面的研究工作:
　　 一、通過對理論模型的探索,找出了一個合適的兩相流模型來預(yù)測當(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、詳細分析了系統(tǒng)的工作原理。利用熵-焓圖詳細介紹其熱力學(xué)過程,通過理論計算得出,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)計并制造了一個小型實驗裝置,測試了實際太陽能海水淡化與發(fā)電系統(tǒng)的性能,驗證該理論在實際中的可行性,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)電裝置的改進做指導(dǎo),最后為了提高系統(tǒng)的效率,把該系統(tǒng)與多級閃蒸系統(tǒng)相結(jié)合,并給出其工作原理。
　　 實驗結(jié)果表明:在其它情況不變時,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)平衡模型所計算的理論值基本吻合,實驗值略大于理論值；然而系統(tǒng)所產(chǎn)生的電能遠小于利用熱力學(xué)平衡模型所計算的理論值,一方面是由于該實驗裝置規(guī)模較小,摩擦磨損相對來說較