平板集热的太阳能海水淡化系统性能研究

【摘要】：21世纪是水的世纪,世界上越来越多的国家开始关注淡水资源短缺的问题。目前传统的海水淡化技术已经取得了一定的发展,但消耗大量的化石燃料,带来温室效应、雾霾等环境问题。太阳能海水淡化技术是一种可持续发展的方法。 本文以平板集热的太阳能低温多效蒸发海水淡化系统为研究对象。平板集热器具有采光面积大,易于建筑一体化等优势,符合未来太阳能利用的发展趋势,低温多效蒸发技术对热源要求不高,能够较好的耦合太阳能平板集热系统。在质量守恒和能量守恒的基础上,建立了太阳能低温多效蒸发海水淡化系统的数学模型和成本计算模型,利用MATLAB语言对系统进行编程并求解。 本文分析了不同月代表日集热器集热量和效率的变化情况,将淡水成本最低时的集热器负荷作为集热器的设计负荷。在此基础上,分析平板集热器面积、集热器出口水温、多效蒸发系统效数和首效加热蒸汽温度对系统性能的影响。在本文计算条件下,集热器面积增大,除人员成本不变,系统的其它各个成本均有一定的升高,系统的淡水产量变大,单位集热面积淡水产量变小,淡水成本逐渐减小；集热器出口水温增大,储热水箱成本缓慢减小,系统其它各成本基本保持不变,淡水产量和单位集热面积淡水产量基本保持不变,淡水成本缓慢降低；多效蒸发系统效数增大,蒸发器成本和土建安装费用均增加,系统其它各成本基本保持不变,淡水产量和单位集热面积产水量增大,淡水成本逐渐降低；首效加热蒸汽温度增大,储热水箱成本升高,电辅系统运行成本先增加后基本保持不变,蒸发器成本逐渐减低,系统其它各成本基本保持不变,淡水产量和单位集热面积产水量先增加后减小,淡水成本先减小后增大。 对去除电辅系统的固定装置,针对变负荷情况进行了性能分析,装置负荷率在40%～110%之间变化,系统变负荷时的淡水成本低于没有去除电辅的额定负荷系统的淡水成本。 最后,对比分析了真空管和平板集热的太阳能海水淡化系统的热经济性能。在本文计算条件下,针对相同的集热面积,平板集热器的集热量大于真空管集热器的集热量,且平板集热的海水淡化系统淡水产量大,淡水成本小。但由于平板集热器集热量波动比较大,导致其电辅系统运行成本高,从能量利用角度,不够节能。 【关键词】：太阳能 平板集热器 海水淡化 低温多效蒸发
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P747;TK513.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-21
• 1.1 太阳能海水淡化的研究背景和意义10-11
• 1.2 太阳能海水淡化技术11-16
• 1.2.1 太阳能蒸馏11
• 1.2.2 增湿除湿海水淡化11-12
• 1.2.3 间接式太阳能海水淡化12-16
• 1.3 太阳能集热器16-17
• 1.3.1 聚光型太阳能集热器16
• 1.3.2 真空管型太阳能集热器16
• 1.3.3 平板型太阳能集热器16-17
• 1.4 平板集热器集热的海水淡化技术发展现状17-20
• 1.5 本文研究内容20-21
• 2 平板集热太阳能海水淡化系统数学模型及求解21-38
• 2.1 平板集热太阳能海水淡化系统21-22
• 2.2 平板集热太阳能海水淡化系统数学模型22-36
• 2.2.1 平板集热器数学模型22-30
• 2.2.2 电辅/冷却系统数学模型30
• 2.2.3 储热水箱数学模型30-32
• 2.2.4 闪蒸发生器数学模型32
• 2.2.5 低温多效蒸发海水淡化数学模型32-36
• 2.3 平板集热的太阳能海水淡化系统数学模型求解36-37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 平板集热太阳能海水淡化系统成本计算模型38-42
• 3.1 投资成本38-40
• 3.1.1 平板集热器成本38
• 3.1.2 电辅/冷却系统成本38-39
• 3.1.3 储热水箱成本39
• 3.1.4 闪蒸发生器成本39
• 3.1.5 泵的投资成本39
• 3.1.6 蒸发器成本39-40
• 3.1.7 冷凝器和预热器成本40
• 3.1.8 土地成本40
• 3.1.9 土建安装及辅助设施成本40
• 3.2 运行成本40-41
• 3.2.1 海水预处理成本40
• 3.2.2 人员成本40
• 3.2.3 电辅系统运行成本40-41
• 3.2.4 泵的运行成本41
• 3.3 全年淡水成本41
• 3.4 本章小结41-42
• 4 平板集热太阳能海水淡化系统热经济性能分析42-64
• 4.1 平板集热器性能42-43
• 4.1.1 平板集热器集热量和效率42
• 4.1.2 平板集热器瞬时效率42-43
• 4.2 平板集热器设计负荷43-44
• 4.3 系统性能分析44-52
• 4.3.1 平板集热器面积的影响44-46
• 4.3.2 集热器出口水温的影响46-48
• 4.3.3 多效蒸发系统效数的影响48-50
• 4.3.4 首效加热蒸汽温度的影响50-52
• 4.4 系统变负荷性能分析52-55
• 4.5 平板集热和真空管集热太阳能海水淡化系统性能对比55-63
• 4.5.1 集热量的对比分析55-57
• 4.5.2 系统成本构成对比分析57-58
• 4.5.3 变产量下系统性能对比分析58-62
• 4.5.4 定产量下淡水成本对比分析62-63
• 4.6 本章小结63-64
• 结论64-66
• 展望66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况71-72
• 致谢72-73

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

低温多效蒸发海水淡化系统热力分析    杨洛鹏;沈胜强;KLAUS Genthner;

MSF多级闪蒸海水淡化系统的建模与仿真    周少祥,胡三高,宋之平

露点蒸发淡化技术    熊日华,王志,王世昌

我国的大气透明度及其计算    王炳忠,潘根娣

住宅太阳热水器的技术经济性分析    陈晓明;罗清海;解晓蕾;王衍金;刘泽华;

全球太阳能热水器产业与技术发展状况及启示    胡润青;李俊峰;

浅谈太阳能海水淡化    张有刚;李琳;夏朝凤;高文峰;

充碳塑料管壳式增湿-去湿淡化装置及过程:模拟和实验研究(英文)    成怀刚;王世昌;

太阳能热泵多功能复合机实验系统建模与仿真分析    赵芳;许梁;杨前明;孔祥强;

透明导电薄膜对太阳能平板集热器性能的影响    梁庆;徐刚;甄恩明;陈丽华;苗蕾;

蒸氨-浓缩工艺处理沉钒废水的工程应用    钱友顺;

碟式太阳能热发电系统    刘巍;王宗超;

智能型双轴太阳跟踪控制系统的设计    刘京诚;任松林;李敏;罗勇;杨庆峰;

水电联产低温多效蒸发海水淡化系统优化研究    刘晓华;沈胜强;罗建松;杜宇;张小曼;

改进型多级闪蒸海水淡化系统的经济性分析    王金华;胡党辉;严俊杰;邵树峰;刘继平;

半固定式太阳能集热器角度研究    刘晓燕;余学江;徐巧峰;王海燕;

半导体致冷表面温度的动态特性    吕相银;杨莉;凌永顺;

吸收塔优化设计目标函数建立与求解    黄诗煌,王良恩,阮奇

蓄热型太阳能热泵空调技术经济分析    黄炜;张琳邡;肖占;纪河;

太阳能冷暖热水三联供系统的模拟研究    黄涛;袁东立;狄彦强;

太阳能热泵多功能复合机实验系统建模与仿真分析    赵芳;许梁;杨前明;隋志蔚;

太阳能辅助热泵多功能复合机实验系统仿真与实验分析    赵芳;杨前明;孔祥强;衣秋杰;

直膨式太阳能辅助热泵多功能复合机供热工况(火用)分析    杨前明;赵芳;孔祥强;

直膨式太阳能辅助热泵多功能复合机供热工况分析    杨前明;赵芳;孔祥强;

太阳能热泵多功能复合机实验系统建模与仿真分析    赵芳;许梁;杨前明;隋志蔚;

改进型多级闪蒸海水淡化系统的经济性研究    王金华;胡党辉;严俊杰;邵树峰;刘继平;

立面阳台式太阳能热水器性能特性研究    李明;郑土逢;季旭;魏生贤;

上海地区大气透明度变化特征分析    韩晶晶;

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

可再生能源发电政策与环境效益分析方法研究    秦湘灵

蓄冷降温式太阳电池组件材料和热特性的理论与实验研究    秦红

中国地面太阳辐射长期变化特征及短期预报方法研究    马金玉

高层住宅太阳能热水系统一体化设计研究    杜晓辉

太阳能相变蓄热供暖系统理论及实验研究    李志永

露点蒸发海水淡化技术研究    熊日华

露点蒸发淡化过程中含高分率不凝气的蒸汽冷凝传热研究    朱爱梅

水电联产低温多效蒸发海水淡化系统的热力性能研究    杨洛鹏

高分子传热元件用于露点蒸发海水淡化装置的研究    成怀刚

促进太阳能热水器应用法律问题初探    戴蕾

寒冷地区太阳能—空气源热泵系统研究    吴启任

风光联合发电系统建模与设计    陈丽

喷雾蒸发—低温蒸馏集成海水淡化设备研究    侯经纬

U型玻璃真空管太阳能集热器热性能研究与优化设计    安玉娇

太阳能—热泵供暖系统集成研究    李洁

新型中高温太阳能选择性吸收涂层的制备与研究    王辉

海水淡化多方案及联合使用的技术经济比较    童晓凡

低温多效蒸发海水淡化系统性能研究    刘大伟

真空管集热的太阳能海水淡化系统性能研究    陈文博

多层住宅双循环太阳热水系统方案探讨及技术经济分析    李军;

太阳热水器经济效益的内插法分析    李业发

家用太阳热水器的经济性分析    李军

我国典型城市太阳热水系统热及经济性能分析    祁冰,王志峰

Experimental Investigation of a Vertical Tubular Desalination Unit Using Humidification-Dehumidification Process    熊日华,王世昌,王志,解利昕,李凭力,朱爱梅

技术前沿:太阳能海水淡化系统专用救灾现场    

海水淡化系统的性能优化与评价准则    王永青;何宏舟;

平海电厂海水淡化系统介绍    刘波;李娜;

与核供热堆耦合的海水淡化系统及蒸发工艺研究    贾海军,李毅,肖志,李胜强,仲朔平,姜胜耀,张佑杰

热力蒸汽压缩式海水淡化系统热力分析    陈金增,宋振海,张青枝,黄素逸

全自然能源海水淡化系统    杨英俊 ,陈志莉 ,郑宏飞 ,杨海平

反渗透法海水淡化系统的设计    张福录;李雪民;

新型太阳能海水淡化系统    张晓东;原郭丰;成珂;张鹤飞;

华能浙江分公司海水淡化系统研究    庞胜林;刘金生;

基于神经网络的海水淡化系统产水模拟及预测    高蓬辉;吴安民;成珂;张鹤飞;

太阳能海水淡化系统开发进展    王许云;张林;陈欢林;高从堦;

海水淡化系统研究    庞胜林;刘金生;

利用非并网风电进行海水淡化系统的优势分析    王刚;周志莹;顾为东;

太阳能海水淡化系统性能对比研究    刘晓华;赵广斌;沈胜强;曹国建;陈文博;

海水淡化系统与制氯系统联动运行及逻辑优化与设备节约探讨    冯巍;

海水淡化系统杀菌方式的优化应用    肖丽;吴善宏;周佰魏;何先营;

改进型多级闪蒸海水淡化系统的经济性研究    王金华;胡党辉;严俊杰;邵树峰;刘继平;

我省海水淡化系统项目成功投运    首席记者 邱丽娜

“全能”型海水淡化系统正式亮相    本报记者 孙安然 朱彧

红沿河核电海水 淡化系统投入使用    王友柏　记者 张玮炜

国内首个核电站海水淡化系统启用    记者 王荣琦

我省海水淡化系统印尼投运    刘婧婷　记者 张桂英 张斯文

世界首例三工况低温多效海水淡化系统成功应用    记者 冯晓彤　通讯员 张存保

太阳和风可淡化海水    本报记者 吴德强

海水淡化系统能量综合利用与经济性研究    邓润亚

多级海水淡化系统装置推广研究    邹维东

四效蒸馏太阳能海水淡化系统设计与实验研究    刘珩

热电联产海水淡化系统节能降耗分析    郭丽江

海水淡化系统中超滤膜性能的研究    闫冬侠

超声波辅助蒸发太阳能海水淡化系统研究    王晓

单效蒸发机械压汽海水淡化系统热力性能研究    刘鹏

低温多效海水淡化系统实验研究    朱霞

低温多效海水淡化系统模拟分析    王红菊

利用封闭式热泵循环的低温多效海水淡化系统研究    曲源

带热压缩的低温多效蒸发海水淡化系统研究    谢冬雷