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太阳能光热低温利用发展与研究.pdf

上传人:huji55740 2021/2/24 文件大小:8.57 MB

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文档介绍:万方数据
太阳能光热低温利用发展与研究木季杰干新能源进展在所有的可再生能源中,太阳能是资源最为丰富的一种,并可被直接或间接地利用。太阳释放能量的总功率约为×,其中×到达亿外的地球,这些辐射中%被地球大气吸收或反射回太空,最终有%的辐射,也就到达地球表面。这些到达地球表面的辐射中,如果其中的%能以%的效率被加以转换利用,产生的功率将是世界发电总功率.倍。而风能、海洋能、生物质能等其它可再生能源都是间接来自太阳能,它们的可利用储量都远远小于人类的能源需求总量,只可以作为补充能源。因此,太阳能是唯一可以作为下一代主要替代能源的可再生能源,太阳能研究也是本世纪人类最关心的话题之一。太阳辐射具有分散性强,能流密度低,适合得到中低温热源;同时,人类社会的能源消耗中的相当一部分也都是直接或间接地以中低温热能形式所消耗。因此,太阳能低温光热利用是人们最早认识Ⅵ腖摘要:太阳能具有分散性强、能流密度低、适合得到中低温热源的特性,太阳能低温热利用是人们最早认识和利用的太阳能转换手段,也是将来太阳能低成本、规模化应用的最重要的领域。本论文针对太阳能集热、太阳能采暖、太阳能干燥、太阳能热泵、太阳能空调、太阳能低温热发电等几个当前太阳能低温热利用的主要技术,介绍了各种技术的应用原理和背景,分析了各种已有技术的研究现状和社会需求,讨论了部分新技术的未来发展方向。同时介是约×第淼期年绍了中国科学技术大学在该领域的一些研究进展。关键词:太阳能;低温利用;集热;采暖;干燥;热泵;空调;热发电中图分类号:文献标识码:..;猼文章编号:泄蒲Ъ际醮笱瓤蒲Ш湍茉垂こ滔担戏,,×修订日期:基金项目:中科院知识创新工程.太阳能行动计划;国家自然科学基金十通信作者:季杰,:.甤、厂..:阰,甋猼甀,瑆.仃瑂瑂,瓸瑃甌簊籺;籨籬;;崭迦掌冢琔琀
万方数据
享警裟芗接或者直接以热能的形式消烈,太阳能集热技术热器的性能影响因剥引。相对于管翼式与扁盒式平平板集热器和利用的太阳能转换手段,也是将来太阳能低成本、规模化应用最重要的领域。按照聚光与否,太阳能热利用可分为非聚光利用和聚光利用,非聚光利用主要得到嬉韵碌娜仍次V饕D康模恍枰8踪装置,运行稳定可靠,经济性好,可广泛应用于建筑、工业、农业等领域。然而,直至目前,在众多可以利用太阳能作为替代能源的场合,如采暖、干燥、空调、海水淡化、养殖、发电、制氢等方面,太阳能应用还远远不够。关键问题是缺乏能够使这些太阳能能量转换过程高效、经济、可靠的方法、材料、工艺、设备和系统形式。本文就太阳能集热、太阳能采暖、太阳能干燥、太阳能热泵、太阳能空调、太阳能低温热发电等几个方向分别介绍太阳能低温利用的最新进展,同时介绍中国科学技术大学在相关领域的一些科研工作。人们日常生活中所消耗的能源绝大多数都是间能极大降低日常生活用能对常规能源的消耗。比如太阳能热水技术,可降低热水能耗达%:节能效果非常明显。现行太阳能热水器的投资回报期一般为年,而一般集热器设计寿命可达~年以上,其经济性良好,因而近年来得到广泛的普及与发展。我国是真空管集热器的使用大国,在大部分地区,真空管技术是我国太阳能集热技术的主要形式。平板集热器相对于真空管集热器,具有易于与建筑相结合的优点,另外,随着平板集热器可选择吸收涂层、防冻、保温等技术的益成熟,可以预见平板集热器在我国的使用也将会有较大的发展。下面从平板集热器、真空管集热器、低倍非跟踪聚光器和空气集热器等几个方面来对低温集热技术的研究和发展做简要介绍。近年来,国内外对各种太阳能集热器进行了多项研究和改进。文献.等对单水箱形式的集热器做了详细研究。但由于这种集热器热损失较大,且较难防止夜间水的倒流等问题,现已很少见到相关研究和应用。文献【康榷云桨逍吞裟芗绕髯隽讼晗的理论与实验研究。图F桨逄裟芗绕鞯募种典型结构图。对于平板太阳能集热器性能提升的研究主要体现在吸热板的结构设计、选择性吸收涂层、盖板特性、空气夹层的隔热特性等方面。和永砺凵涎芯苛斯馨迨狡桨寮板集热器,管板式平板集热器的热性能优异,易于加工且稳定性较好,因而得到了广泛的运用,但其表面温度及支管流量分布不均匀。平板型集热器存在易腐蚀且不抗冻的问题,有学者因此提出了热管式平板集热器。文献研究了热管式平板集热器的热性能。研究了一种热虹吸管平板集热器,其截距效率可达%【纫步竦慈裙茉擞迷谄桨寮绕魃希获得了%的热效率【H裙芩溆辛己玫牡既刃杂抗冻性,但存在成本较高且可能出现泄露导致性能明显减低的问题。为降低空气夹层的对流热损失,有学者提出采用蜂窝结构或透明障碍物的方式来阻碍空气夹层的自然对流换热。研究了在平板集热器的空气夹层中嵌入不同蜂窝结构对集热器的热性能影响,其结果表明蜂窝结构有利于降低集热器热损,但一定程度上也降低了集热器的截距效率。汪艳伟等【】研究了不同玻璃盖板对集热器热性能