新型太阳能膜蒸馏集热器循环系统的实验研究

【摘要】：太阳能膜蒸馏系统是将太阳能热利用和膜蒸馏相结合的一种新型淡化水技术。在当今能源紧缺、淡水资源匮乏的时代背景下,太阳能膜蒸馏淡化水系统必将成为解决淡水资源缺乏的一项重要技术措施。 为了解决我国西部地区淡水严重缺乏的问题,本文对太阳能膜蒸馏淡化水系统中的太阳能集热器加热系统进行了实验研究。由于U型管式集热器具有热效率高,热损失小,启动快,承压大,使用温度高等特点,因此本文使用了带CPC反光板的U型管式集热器,搭建了太阳能加热系统。 太阳能膜蒸馏淡化水系统要求热端提供30℃-90℃的热溶液,且在运行过程中需要温度保持不变,基于此本文对太阳能U型管式集热器循环系统进行了实验研究。通过分析呼和浩特市地区实测太阳辐射量、风向、风速等气象数据以及集热器进出口温度、水箱温度等参数的变化情况,发现风向和风速,太阳辐射量对系统稳定运行有较大的影响。环境温度,运行方式,集热器连接方式,集热器的种类,管路连接情况等都对系统稳定运行有一定的影响。风向和风速主要通过改变集热器表面的空气流动,进而影响集热器对太阳辐射量的吸收;太阳辐射量的大小变化直接影响到集热器对热量的吸收,进而影响系统热端温度;环境温度的变化使得太阳能集热系统中介质温度产生变化,影响系统的稳定运行;在不同的运行方式和连接方式下,系统的运行情况不同;系统采用不同的集热器面积,运行情况发生变化;不同种类的集热器,系统热效率是不一样的;集热器进出口温度越高,水箱可以储存更多的热量。通过分析集热系统不同运行工况下系统的运行情况,我们发现集热系统在强制循环,集热器并联运行的情况下,系统的热效率较高。 本文通过计算得到了水箱得热量,找到了膜蒸馏系统产水量和集热系统换热量的关系,得出产水量和换热量的换算方法。通过计算得出: 2㎡集热器运行,最多可带18张膜,系统运行8小时产水96.768kg,集热器并联运行,最多可带31张膜,系统运行8小时可产水166.656kg。系统的热效率对产水量有较大影响,因此,提高系统的热效率,减少热损失是增加产水量的主要途径。可以看出,该系统对解决水资源贫乏地区的饮水问题有重要意义。 【关键词】：U型管式集热器 太阳能 膜蒸馏
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TK513
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 选题背景及其研究的目的和意义8-11
• 1.1.1 太阳能的特点8-9
• 1.1.2 我国太阳能资源的分布情况9-10
• 1.1.3 我国水资源概况10-11
• 1.2 膜蒸馏技术和国内外太阳能膜蒸馏的发展概况11-12
• 1.2.1 膜蒸馏技术11
• 1.2.2 国内外太阳能膜蒸馏的发展概况11-12
• 1.3 太阳能集热器12
• 1.4 本课题的主要研究内容12-13
• 第二章 U 型管式集热器循环系统实验研究13-39
• 2.1 集热器种类及其介绍13-17
• 2.1.1 平板型太阳能集热器13-14
• 2.1.2 全玻璃真空管型太阳能集热器14
• 2.1.3 热管真空管集热器14-15
• 2.1.4 U 型管式集热器15-16
• 2.1.5 CPC 反光板16-17
• 2.2 各种太阳能集热器的对比分析17
• 2.3 U 型管式集热器循环系统17-22
• 2.3.1 U 型管式集热器18-19
• 2.3.2 太阳能站19
• 2.3.3 太阳能热水储水箱19-20
• 2.3.4 控制器20-21
• 2.3.5 膨胀水箱21-22
• 2.4 实验仪器介绍22-26
• 2.4.1 TRM-2 型太阳能热水器热性能测试系统22-23
• 2.4.2 TRM-ZSL 气象生态环境监测系统23-24
• 2.4.3 EC-9S(X)数字风速风向传感器24
• 2.4.4 TBQ-2 总辐射表24-25
• 2.4.5 热量表25-26
• 2.5 测量参数26
• 2.6 温度传感器校正试验26-29
• 2.6.1 试验方法26
• 2.6.2 温度传感器修正函数26-29
• 2.7 影响集热系统稳定运行的因素分析29-32
• 2.7.1 风速和风向对系统的影响29-30
• 2.7.2 太阳辐射量对系统的影响30-32
• 2.7.3 其他因素对系统的影响32
• 2.8 集热系统自然循环和强制循环对比试验32-37
• 2.8.1 2 ㎡集热器循环系统自然循环和强制循环对比试验32-35
• 2.8.2 3 ㎡集热器循环系统自然循环和强制循环对比试验35-37
• 2.9 集热系统单独运行和并联运行对比实验37-39
• 第三章 集热系统换热量和产水量的关系及其换算39-53
• 3.1 水箱得热量39
• 3.2 产水量的计算39-40
• 3.3 集热系统换热量的计算40-51
• 3.3.1 2 平米集热器运行参数变化情况40-43
• 3.3.2 3 平米集热器运行参数变化情况43-46
• 3.3.3 集热器并联运行参数变化情况46-50
• 3.3.4 换热量和热效率的计算50-51
• 3.4 产水量和集热系统换热量的换算51-52
• 3.5 结论52-53
• 第四章 结论53-55
• 4.1 课题结论53-54
• 4.2 课题创新之处54
• 4.3 展望54-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 再读期间取得的科研成果59

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