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太阳能膜蒸馏系统中集热器性能试验研究

作　者: 周玲
导　师: 田瑞
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 热能工程
关键词: 膜蒸馏集热器瞬时效率总热损系数
分类号: TK513
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文选用太阳能集热器作为膜蒸馏系统的加热源,对全玻璃真空管型太阳能集热器、玻璃金属结构热管式真空管型太阳能集热器(以下简称热管集热器)、玻璃金属结构U型管式真空管型太阳能集热器(以下简称U型管集热器)、CPC.U型管集热器以及CPC热管集热器的瞬时效率和总热损系数进行测试,得到瞬时效率方程和瞬时效率曲线,并根据太阳能膜蒸馏系统对集热器的要求对瞬时效率方程和瞬时效率曲线进行分析。结果表明,全玻璃真空管集热器集热效率高,但热损大,不能承压,单管破裂会影响集热器的运行,使用寿命短;CPC热管集热器和CPC.U型管集热器由于加入国外进口CPC反光板,增加了成本,且用在膜蒸馏系统中瞬时效率偏低,CPC热管集热器和CPC.U型管集热器的优势主要体现在进口温度为90℃以上的情况,即中温应用领域。所以以上三种集热器都不适合应用在太阳能膜蒸馏系统中。U型管集热器与热管集热器相比,U型管集热器效率高,热损大。在集热器进口温度低于90℃的情况下,影响集热器热性能的主要因素是瞬时效率,热损的影响很小,所以U型管集热器适合应用在太阳能膜蒸馏系统中。热管集热器效率低,热损小,集热器的传热工质耐低温,特别适合在寒冷地区使用,所以热管集热器也适合应用在太阳能膜蒸馏系统中。为了进一步比较集热器的性能,将热管集热器与U型管集热器分别应用在太阳能热水系统中,对两种热水系统的热性能进行测试,从系统的热性能曲线和系统耗电量方面分析两种热水系统的性能好坏,热水系统的热性能主要由集热器的性能决定。结果表明,U型管系统的日有用得热量高,温升高,热管系统的耗电量低,防冻性能好。综合考虑两种集热器及热水系统的热性能后,认为两种集热器均适合应用在太阳能膜蒸馏系统中作为系统的加热源。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-12
    1.1.1 我国太阳能资源  9-10
    1.1.2 太阳能的利用  10
    1.1.3 膜蒸馏技术及太阳能膜蒸馏苦咸水淡化系统  10-12
  1.2 国内外太阳能集热器发展综述  12-13
    1.2.1 国外太阳能集热器的发展  12
    1.2.2 国内太阳能集热器的发展  12-13
  1.3 本课题主要研究内容  13-14
第二章太阳能集热器简介  14-20
  2.1 全玻璃真空管型太阳能集热器  14-16
    2.1.1 全玻璃真空太阳集热管  14-15
    2.1.2 全玻璃真空管型太阳能集热器  15-16
  2.2 U 型管集热器  16-17
  2.3 热管集热器  17-18
    2.3.1 无机超导热管  17-18
    2.3.2 热管集热器  18
    2.3.3 工作原理  18
  2.4 CPC（Compound Parabolic Concentrator）反光板  18-20
第三章太阳能集热器的瞬时效率  20-23
  3.1 集热器瞬时效率方程的推导  20-21
  3.2 归一化温差  21
  3.3 瞬时效率曲线  21-23
第四章太阳能集热器瞬时效率的试验研究  23-40
  4.1 试验仪器  23-25
    4.1.1 太阳能集热器测试系统  23-24
    4.1.2 试验仪器  24-25
  4.2 试验条件和方法  25-26
    4.2.1 试验条件  25
    4.2.2 瞬时效率试验方法  25-26
  4.3 全玻璃真空管型太阳能集热器的瞬时效率  26-27
  4.4 U 型管与热管集热器的瞬时效率  27-31
    4.4.1 U 型管集热器的瞬时效率  27-29
    4.4.2 热管集热器  29-31
  4.5 CPC.U 型管集热器与CPC 热管集热器的中温应用测试  31-36
    4.5.1 CPC.U 型管集热器的瞬时效率  31-34
    4.5.2 CPC 热管式真空管型太阳能集热器  34-36
  4.6 太阳能膜蒸馏系统中集热器瞬时效率对比  36-39
    4.6.1 工质进口温度对瞬时效率的影响  36-38
    4.6.2 环境温度对瞬时效率的影响  38-39
  4.7 本章小结  39-40
第五章集热器在太阳能热水系统中的应用  40-51
  5.1 太阳能热水系统  40-41
    5.1.1 太阳能热水系统的结构及工作原理  40-41
    5.1.2 太阳能热水系统的优势  41
  5.2 试验仪器介绍  41-42
    5.2.1 技术指标  41-42
    5.2.2 应用领域  42
  5.3 试验条件和方法  42-43
    5.3.1 日有用得热量的试验条件  42
    5.3.2 日有用得热量的试验方法  42
    5.3.3 平均热损因数的试验条件  42
    5.3.4 平均热损因数的试验方法  42-43
  5.4 试验评价指标  43-44
    5.4.1 日有用得热量  43
    5.4.2 平均热损因数  43-44
  5.5 分体式太阳能热水系统的热性能曲线  44-45
  5.6 热管与U 型管式太阳能热水系统的对比分析  45-49
    5.6.1 两种热水系统的日有用得热量对比分析  45-46
    5.6.2 平均热损因数对比分析  46-47
    5.6.3 系统的热性能曲线对比分析  47-48
    5.6.4 系统耗电量分析  48-49
  5.7 太阳能膜蒸馏系统中两种热水系统的性能  49-50
  5.8 本章小结  50-51
第六章结论  51-53
  6.1 课题结论  51-52
  6.2 课题创新处  52
  6.3 展望  52-53
参考文献  53-56
致谢  56-57
攻读硕士期间发表的论文  57

太阳能膜蒸馏系统中集热器性能试验研究

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