双层骨架结构太阳能海水淡化系统传热特性研究

论文摘要

太阳能蒸汽发生系统能够利用太阳能对海水等进行淡化,在海水淡化和污水处理等领域具有较大的应用潜力。目前高效的太阳能蒸汽发生系统主要包括纳米流体光吸收蒸汽发生系统和热局域化太阳能蒸汽发生系统。热局域化太阳能蒸汽发生系统以双层结构为主,由于能够实现低聚光下的高效太阳能光热蒸汽转化,且具有结构简单、成本低、蒸发效率高、易于推广应用等特点受到了广泛关注。从能量角度分析,以双层结构为主的热局域化太阳能蒸汽发生系统在蒸发过程中存在四部分热量损失,即入射光照射到光吸收层上产生的光反射损失、光吸收层上表面向环境的热辐射损失、光吸收层表面与周围空气的热对流损失以及绝热供水层向水体产生的热传导损失。本文以降低传热损失为目标对系统进行材料优选和结构优化。对于光吸收层,为降低其光反射热损失,本文利用高温将木材碳化制得生物质碳颗粒,同时对其粒径分布进行研究,通过米氏散射理论计算,验证了碳颗粒在该种粒径分布下具有良好的光吸收能力,佐证了自制碳颗粒作为顶层光吸收材料的优异性能。为降低表面的光辐射热损失,本文对铜纳米颗粒进行了研究,铜纳米颗粒对光选择吸收性,在紫外-可见光区域具有极高的光吸收能力,而在远红外波段吸收率较低,因此可以有效吸收太阳能并造成较低的热辐射损失。对于绝热供水层,本文探索了一种骨架双层结构,利用空气进行热量隔绝,并通过探究骨架层在水面以上的高度以及空气层在横截面所占面积以求得最优值,在保证足够供水的前提下,尽可能降低对水面的热传导损失。综合降低单一热损失的优化措施,制备了以100 nm铜纳米颗粒为光吸收层材料,以尺寸优化后的骨架结构作为绝热供水层的骨架双层结构,实际蒸发速率可高达2.11 kg·m-2·h-1,并通过热力学分析对蒸发过程中蒸发焓的降低作出了解释。通过从能量损失的角度对系统进行优化,本文研究工作致力于从机理角度改善热局域化太阳能蒸汽发生系统,提供一种高效、稳定、廉价及可操作性更强的解决方案。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 罗笑

导师: 黄丛亮

关键词: 传热传质,光热转化,太阳能,海水淡化,微纳结构

来源: 中国矿业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 海洋学,动力工程

单位: 中国矿业大学

基金: 国家自然科学基金(批准号:51406224)

分类号: P747;TK124

总页数: 67

文件大小: 3882K

下载量: 181

相关论文文献

• [1].斜坡太阳能烟囱增湿-除湿海水淡化系统实验研究[J]. 工程热物理学报 2019(12)
• [2].热泵型海水淡化系统节能可行性的理论探索[J]. 制冷 2019(04)
• [3].基于能值理论的海水淡化系统对比分析[J]. 水利经济 2018(02)
• [4].北方煤码头小型海水淡化系统的设计与运行[J]. 净水技术 2016(05)
• [5].基于微电网技术的风电海水淡化系统设计[J]. 科技与创新 2017(05)
• [6].基于风能利用的机械蒸汽压缩海水淡化系统模拟[J]. 热科学与技术 2017(01)
• [7].毛细驱动海水淡化系统的热力学与水动力学分析[J]. 水处理技术 2017(03)
• [8].热膜耦合海水淡化系统的设计与分析[J]. 电站辅机 2017(01)
• [9].海岛小型海水淡化系统设计要点[J]. 盐科学与化工 2017(05)
• [10].背压驱动式热膜耦合海水淡化系统研究[J]. 吉林电力 2017(05)
• [11].1种超声雾化太阳能海水淡化系统的研制[J]. 水处理技术 2017(10)
• [12].吸收式热泵海水淡化系统性能与经济研究[J]. 广州化工 2015(14)
• [13].问读者[J]. 大科技(科学之谜) 2016(12)
• [14].便携式海水淡化系统设计[J]. 电子技术应用 2020(11)
• [15].嵌套型遗传算法的海水淡化系统优化调度研究[J]. 浙江水利水电学院学报 2020(03)
• [16].离网型风光互补海水淡化系统研究[J]. 机械设计与制造 2017(02)
• [17].2级分段膜法海水淡化系统设计参数的数模计算[J]. 水处理技术 2017(10)
• [18].风光互补海水淡化系统的技术经济分析[J]. 水处理技术 2016(06)
• [19].膜法海水淡化系统在印尼巴淡电厂中的应用[J]. 过滤与分离 2016(02)
• [20].集成于海水淡化系统的盐差能发电系统性能分析[J]. 可再生能源 2016(07)
• [21].多效蒸发海水淡化系统的动态模拟[J]. 计算机与应用化学 2014(12)
• [22].船用闪蒸-蒸发海水淡化系统的建模与热力分析[J]. 水处理技术 2012(01)
• [23].海水淡化系统的性能优化与评价准则[J]. 化学工程 2012(02)
• [24].技术前沿:太阳能海水淡化系统专用救灾现场[J]. 硅谷 2011(08)
• [25].国内首个核电站海水淡化系统投入使用[J]. 中国建设信息(水工业市场) 2010(07)
• [26].含盐量对海水淡化系统传热性能的影响[J]. 一重技术 2018(03)
• [27].非并网风电供电膜法海水淡化系统的设计[J]. 电站辅机 2016(03)
• [28].叠置式增湿去湿太阳能海水淡化系统的稳态研究[J]. 太阳能 2017(09)
• [29].热泵低温蒸发海水淡化系统的研究[J]. 科技通报 2015(04)
• [30].带热压缩串联低温多效海水淡化系统热力性能[J]. 化学工程 2011(08)

标签：传热传质论文;  光热转化论文;  太阳能论文;  海水淡化论文;  微纳结构论文;