【摘 要】
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水资源短缺的问题严重制约着社会、经济的高速发展,解决这一问题最有效的途径之一就是进行海水淡化。太阳能作为一种可再生的清洁能源,具有环保、持续、长久等优势,已成为应
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水资源短缺的问题严重制约着社会、经济的高速发展,解决这一问题最有效的途径之一就是进行海水淡化。太阳能作为一种可再生的清洁能源,具有环保、持续、长久等优势,已成为应对能源短缺、环境污染等问题的重要手段之一。因此将太阳能技术与海水淡化技术结合来获得淡水资源,必将成为海水淡化技术发展的重要方向。本文基于C-PV/T技术,设计了一套可同时输出淡水和电能的水电联产系统,并对其进行了理论分析和实验研究,具体内容如下:1)详细的介绍了系统流程,阐述了C-PV/T海水淡化系统的基本结构和工作原理,完成对子系统的设计和参数设置,模拟不同聚光倍数下接收面的性能,选择复合抛物面聚光器为4倍聚光;设计合适的海水淡化蒸馏装置,采用水电串联的PV/T组件连接形式来提升进入蒸馏器的海水水温;在系统中布置了17个测控点位,并由工控机记录数据、控制系统运行。2)低倍聚光太阳能海水淡化系统的能量传递模型由两部分组成,光伏光热部分和海水淡化部分,运行传热传质理论建立各子系统的数学模型,然后通过理论计算分析了影响PV/T组件发电、集热和蒸馏器产水的主要因素。结果表明:组件的电效率随着组件温度的上升而线性下降;组件热效率受到辐照强度、进口工质温度和风速的影响,其中辐照强度是影响系统热效率的主要因素;随着进口工质的水温上升,海水与盖板的温度差ΔT逐渐增大,蒸馏器产水量也逐渐增大,且在进口工质的高温段产水效果更为明显。3)进行太阳能海水淡化的实验研究,用origin等软件对实验数据处理后分析了实际工况下影响系统产水、产电的主要因素,实验结果如下:冷却换热流道是影响PV/T组件热电性能的主要因素,采用玻璃换热流道可大幅度提升组件的热能输出,更适用于海水淡化系统的加热前端;蒸馏器产水量主要由海水温度和海水温度与盖板温度的温度差Δt共同控制,且海水温度与盖板温度差Δt是影响海水蒸发的主要驱动力,且海水温度越高,温差Δt越大,蒸馏器产水量越多。工质流量为80L/h时,组件的热效率较高,玻璃盖板斜度为45°的蒸馏器可蒸馏出13.33L的淡水,比35°的蒸馏器多产淡水2L;工质流量为100L/h时,背板的冷却效果好,系统一天内总发电量约为工质流量为80L/h时发电量的2倍。综上所述,本文设计的C-PV/T海水淡化系统结构简单、性能好,并且可以同时生产淡水和电能,为新型太阳能海水淡化系统的设计提供了理论依据和技术支持。
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