海水淡化太阳能烟囱发电综合系统的产水规律及内在因素影响的试验研究

该文成功设计搭建首台实现水、电联产的小型海水淡化-太阳能烟囱电站综合试验装置,并在实际气象条件下测试综合系统的产水率规律,揭示海水温度、海水-蒸馏池盖板温差、产水率等互相影响的作用机制。研究发现:蒸馏池日产水量沿集热棚径向递减,在中偏后部位有突增,蒸馏池应尽量布置在集热棚入口至径向三分之二之间的区域。系统高位产水时段为日落左右至01:00和03:00之间某时刻,占运行时长比例小,却是产水的主要时段。海水温度和海水-蒸馏池盖板温差影响产水率的主次存在时段差异,在产水上升期,海水-蒸馏池盖板温差是主要因素;而在产水下降期,海水温度是主要因素。维持较高的海水温度和海水-蒸馏池盖板温差是实现综合装置高效产水的关键。     

太阳能烟囱发电和海水淡化综合系统的初步研究

提出了太阳能烟囱海水淡化及热风发电综合系统。以天津地区的气候条件为准,估算出此系统每平方米集热棚面积可年产1.0kWh的电量和0.74t的淡水。对建立的小型冷凝实验验证系统中的冷空气风速、冷凝水产量及温度场进行了测量,给出了高浓度不凝气体—水蒸气间壁冷凝换热的水蒸气冷凝速率模型和理论风速计算公式,用来关联不凝气体浓度、温度等对冷凝换热的影响,为将来综合系统的优化提供理论依据。并根据实验数据对冷凝系统进行了初步设计。     

太阳能烟囱发电技术

叙述了太阳能烟囱发电技术的产生背景,介绍了太阳能烟囱发电技术原理、能量转化过程及效率,指出,太阳能烟囱发电所需投资相对较低,是一项很有发展前景的发电技术。     

太阳能烟囱发电装置的CFD模拟

用Fluent软件对太阳能烟囱发电装置内的气流进行了数值模拟，获得了太阳能烟囱发电装置内气流流速、温度等分布，并将温度场模拟计算值和试验检测值进行了比较。结果表明：气流在集热棚中从四周向中部汇流是一个加速的过程；从地面到烟囱，随着高度的增加温度呈递减分布。温度分布模拟与试验检测结果的规律基本相似。但由于进行了稳态假设，也存在一定差别。数值模拟结果以集热棚中心呈对称分布。然而，由于集热棚南部接收的太阳辐射大于北部，在试验检测中南边的温度明显高于北边的温度，温度的峰值向南边偏移，呈不对称分布。     

太阳能烟囱发电系统的性能研究

采用通用商业CFD软件ANSYS Fluent 13.0对太阳能烟囱发电系统进行数值模拟,获得太阳能烟囱发电系统的空气流速分布。结果表明:在其他条件不变的情况下,集热棚周边高度对系统的发电功率几乎没有影响;太阳能烟囱发电系统的烟囱直径存在最佳值,使太阳能烟囱发电系统的输出功率最大;集热棚斜度也存在最佳值,使系统输出发电功率最大。     

太阳能烟囱发电技术现状及展望

寻求清洁的可再生能源是全世界的研究热点之一，太阳能发电技术将是最有发展前途的新能源技术。介绍了太阳能烟囱发电技术产生的背景，太阳能烟囱发电技术原理，太阳能烟囱发电的特点，世界各国太阳能烟囱发电技术的研究进展以及发展现状和前景。     

太阳能烟囱发电装置的集热棚集热效率分析

在太阳能烟囱发电系统中,集热棚是影响其发电效率的关键部件之一.为了提高太阳能烟囱发电系统的发电效率,对系统中集热棚集热性能的各种影响因素进行了分析,模拟计算了集热棚的集热效率.     

结构形状对太阳能烟囱系统热特性的影响研究

不同太阳能烟囱（SC）形状对系统集热特性影响不同。建立10°圆形SC数值模拟模型和试验台架,将系统数值模拟与试验测试结果对比验证,二者相对误差值小于4%,数值模拟方法正确;采用相同的数值模拟方法对0°圆形、0°方形和10°方形SC模型进行计算,将不同系统计算结果进行对比。结果表明：不同系统结构蓄热层表面温度场均匀性和受烟囱阴影影响不同,10°方形蓄热层表面温度场受烟囱阴影影响最小;对比烟囱内流体速度,10°方形具有更高速度梯度,更有利于确定涡轮机的位置;不同系统烟囱内部流体总焓差不同,10°方形SC系统总焓差较大;相比于0°圆形SC系统,其他3个SC系统的集热效率分别提高了11.328%、43.705%和66.061%,质量流量提升了59.36%、8.39%和39.04%。     

太阳能烟囱发电站模型的分析与研究

介绍了太阳能烟囱发电站的工作原理，并在给定参数下对太阳能烟囱的主要设计参数进行了计算，得到了太阳能烟囱内气流速度的最大值。通过数值计算对太阳能烟囱内的速度场进行了模拟，并与计算结果进行了比较，讨论了影响太阳能电站发电功率的主要因素，分析了将太阳能烟囱建设在山坡上的可行性。     

依山建造斜体太阳能烟囱的构想

1978年,太阳能烟囱发电技术首先由德国J．Schlaich教授提出。然而,由于太阳能烟囱过高而存在工程安全性差和工程费过高的问题,世界上还没有建成一座商业规模的太阳能烟囱发电站。文章提出了依山建造太阳能烟囱的构想。通过理论分析,斜体太阳能烟囱发电系统的总发电功率和总效率比相同垂直高度的直立烟囱系统略有降低,但可以节省大量的工程费。     

太阳能热风发电技术应用于宁夏地区的研究

构建了一座太阳能热风发电站，运用一种简化分析方法对其性能进行了预测，并针对宁夏地区的气候特点，对其在银川、平罗和贺兰三个地区的应用可行性做了分析。该太阳能热风发电站集热面直径500m，太阳能烟囱高200m，直径10m，发电能力主要与烟囱高度、集热面面积、环境温度、辐射强度以及风力涡轮效率等有关。对以上三个地区的分析表明，一年内该电站月平均发电功率大约110～190kW，能为附近村庄提供电力，热风集热器还可用作农用大棚，为促进农业生产发挥积极作用。     

太阳能热气流发电系统的热力性能分析

对太阳能热气流发电系统的热力学性能进行了分析,建立了系统的热力学循环,进一步分析了系统的实际循环效率和理想循环效率,对不同规模的太阳能热气流发电系统的热力学特性进行了计算比较。结果表明:大规模太阳能热气流发电系统相应的标准布雷顿循环效率、理想循环效率以及实际循环效率分别为35%,10%～25%和0.9%～2.0%。分析结果为太阳能热气流发电技术的设计与商业应用提供了理论参考。     

不同辐射模型对太阳能烟囱数值模拟影响研究

以太阳能烟囱发电（SCPP）系统为研究对象,比较定热流密度、离散纵坐标（DO）辐射模型、表面对表面（S2S）辐射模型对SCPP温度、速度等性能模拟结果,将3种模型模拟结果与试验数据对比,选择更合适的辐射模型应用于SCPP数值模拟。结果表明,S2S辐射模型集热棚出口流体最大速度比定热流密度和DO辐射模型分别高0.13、0.36 m/s;S2S辐射模型沿烟囱入口流体最大湍流黏度比定热流密度和DO辐射模型分别高16.87%、8.44%;定热流密度、DO辐射模型、S2S辐射模型沿集热棚半径流体温度与试验结果的误差分别为3.09%、0.98%、10.14%。DO辐射模型更适合SCPP系统的数值模拟计算。     

太阳能烟囱发电系统非稳态传热问题及性能分析

建立了包含蓄热层的太阳能烟囱发电系统非稳态传热数学模型,研究了集热系统特性和蓄热层的增温效应,结果表明:蓄热层表面温度、气流温度、集热棚板温度相互影响,随时间有较大波动;气流温升主要发生在气流入口至集热棚半径1/3处,蓄热层表面温度沿径向逐渐升高,在集热棚出口段有明显下降;集热棚板、蓄热层底部及四周是系统热量损失的主要地方;系统运行非稳定期,在没有太阳辐射时,深层蓄热层不参与向气流放热过程,而是继续从浅层蓄热层吸热,浅层蓄热层贮存的热量并不全向气流传递。系统运行平稳期,蓄热层底层的温度趋于定值;理论发电功率的变化趋势与气流温度随时间变化趋势一致。     

一种新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统的实验研究

提出了一种新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统,该系统有两种工作模式:被动采暖工作模式和集热水工作模式。由系统工作在被动采暖工作模式下的实验结果可以得到:系统房间内空气存在温度分层现象,测试期间上下位置最大温差为4.2℃,平均温差约为2.7℃;系统在被动采暖工作模式下工作时对房间温度的提高作用明显,实验测试结果显示,实验期间系统房间平均温度达到24.7℃,相对环境温度升高平均达到19.9℃。通过系统以自然循环方式工作在集热水工作模式下的实验测试结果,可以得到实验期间在集热水工作模式下系统的热效率为52.8%,集热器单位面积太阳得热为4.16MJ/m~2。     

太阳能聚光光伏-膜蒸馏海水淡化复合系统研究

提出一种可在海岛或偏远地区同时产生电力和淡水的聚光光伏-膜蒸馏海水淡化复合系统。对该系统的工作原理以及结构设计进行介绍。对系统的聚光结构进行光学仿真,研究汇聚到太阳电池上的光线接收率及能流密度的均匀性,结果表明,入射角在15°以内时,位置聚光比方差均小于0.8。在实际天气条件下对系统进行实验研究,结果表明,在夏秋季太阳辐照度为800 W/m²的条件下,系统每小时淡水产量可达375.8 g/m²,产水效率可达33.1%,每小时平均输出功率可达61.7 W/m²,电效率为8.0%,系统整体效率可达41.3%。在冬季条件下,对光伏发电功率和发电效率影响不大,但对装置的产水量有较明显的影响,但产水效率仍可达到26%以上。     

太阳能空气集热建筑模块的运行控制策略

该研究利用可调控的风机和风门,对两种类型集热模块的热输送过程进行了优化实验研究,系统探讨了在供热模式下空气循环方式、模块类型以及质量流率等因素对模块内部空气升温速度、供热量及集热效率等的影响,并提出集热模块运行控制的基本策略。同时通过对模块的简化计算模型进行理论分析,提出了集热模块的运行控制参数方程,为实现模块运行的优化控制提供理论依据。     

窄缝高真空平面玻璃作为太阳能集热器盖板的实验研究

窄缝高真空平面玻璃是一种带高真空夹层的平板玻璃,它是将两块普通平板玻璃之间的狭缝抽高真空而成,由于它具有良好的透光,隔热和隔音特性,因而有广阔的应用前景,通过对采用窄缝高真空平面玻璃作盖板的太阳能焦热器的集热性能进行实验测试,介绍了在空晒和有负载条件下焦热板的温升速率与太阳辐射强度的关系,对真空平面玻璃两面温差及其保温性能也作了测试,并与用普通双层玻璃作盖板的情况作了比较。     

太阳能空气集热建筑模块冬季热性能优化实验研究

以建筑集成的太阳能空气集热建筑模块为研究对象,利用与实际住宅等大的实验平台,针对不同的集热板形式和空气流动方式对集热建筑模块热性能的影响进行了实验研究。重点讨论了开孔平板型、开孔孔径大小以及设置空气间层分隔板等对改善集热建筑模块热性能的影响。实验结果表明,开孔平板型较实心平板型的热性能得到明显的改善,孔径优化后(孔径为5mm、孔间距为15mm)的热效率可提高30%以上;另外,设置空气间层分隔板相对于小孔径(d=5mm)而言,采用大孔径(d=10mm)时出风口升温效果更明显。