基于小型菲涅尔聚光式太阳能海水淡化装置光热性能研究

设计、制造并实验测试了1种小型菲涅尔聚光式太阳能海水淡化装置。该装置采用聚光器极轴跟踪和太阳能真空管固定安装的方式,将成本低、质地轻、聚光效果好的线性菲涅尔透镜作为聚光器。利用基于蒙特卡罗光线追迹法的TracePro光学软件探究在不同太阳赤纬角、太阳时角和几何聚光比条件下的装置光学效率、集热效率、性能系数以及产水率,并根据实际材料搭建了该装置的实验台。在仿真模拟实验中得到装置光学效率平均值最高为60.29%,在实际天气下测试该实验装置的集热效率最高为46.02%、性能系数为0.23、产水率为19.90%。

新型太阳能海水淡化材料制备及其性能表征

设计一个操作简单的光热材料制备及在新型太阳能海水淡化中应用的创新性化学综合实验。通过一步浸泡涂覆的方法,制备出具有优异光热性能的材料,将其应用到新型技术——太阳能界面海水淡化中,可实现淡化水的收集和海水的浓缩。并通过实验表征材料微观形貌结构,探究太阳能利用效率,分析不同水样品的电导率。结合基础理论知识,引入前沿科学研究课题,实验方案设计既简单又具探究性,有利于培养学生的创新意识、创新思维和创新能力。

MoS_(2)/C-MMT双层气凝胶构建及其太阳能海水淡化性能

太阳能海水淡化技术是一种绿色、高效的淡水制备方法,被认为是解决淡水资源短缺最有效的手段之一。尽管研究人员已开发出多种高效稳定的太阳能蒸发器,但仍存在材料成本高、制备复杂、能耗较大等问题。为解决这些问题,提供了一种构建双层气凝胶太阳能界面水蒸发装置的新思路。其中,下层蒙脱石(MMT)气凝胶用于水传输和隔热,上层二硫化钼/碳(MoS_(2)/C)气凝胶用于光吸收、光热转化和水蒸发。结果表明:在1kW/m^(2)光照强度下,MoS_(2)/C-MMT双层气凝胶的蒸发速率在纯水和海水中分别达到1.33kg/(m^(2)·h)和1.24kg/(m^(2)·h),且对海水中盐离子去除率接近100%。该双层气凝胶具有制备简单、成本低廉、高效稳定等优点,可为天然矿物的高值化利用和高效海水淡化装置的设计开发提供了重要参考。

低温多效太阳能海水淡化装置最优集热系统的匹配研究

利用实际天气的太阳辐射值,根据一套低温四效太阳能海水淡化系统稳态实验数据,通过模拟计算.研究分析与该海水淡化系统匹配的太阳能集热系统参数,给出太阳能集热系统集热器面积和储热水箱容量、海水淡化系统启动和暂停温度等参数的最佳取值范围,计算了该装置的年淡水产量,为太阳能海水淡化装置的设计提供一种有效地方法。

降膜蒸发低温多效太阳能海水淡化系统实验研究

基于横管与竖管降膜蒸发与降膜凝结的强化传热传质机理,设计建造了一台具有四效回热性能的小型低温多效式太阳能海水淡化系统,用电加热水箱模拟太阳集热系统,对该系统进行了模拟实验。实验中,对系统的瞬态和稳态性能进行了测试,给出了系统在不同运行温度、压力下的产水速率和性能系数。实验结果表明,由于在本系统中采用了横管、竖管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,提高了系统的性能系数。在供热水温度为75℃、系统内部压力为10kPa左右时,装置的性能系数可达到3.0左右。对影响产水率的其他因素也作了探索与分析,给出了合理的取值范围。

降膜蒸发多效回热吸收式太阳能海水淡化系统的实验研究

基于降膜蒸发与降膜凝结机理,设计建造了一台具有四效回热性能的吸收式太阳能海水淡化系统,用电加热水箱模拟太阳能集热系统,对该系统进行了模拟实验。实验中,对系统的瞬态和稳态性能进行了测试,给出了系统在不同运行温度、压力下的产水速率和性能系数。实验结果表明,由于在本系统中采用了横管、竖管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,并由于吸收工质对最末效蒸汽进行了主动吸收,回收了蒸汽的焓,从而强化了最后一效的蒸发过程,因而系统具有较高的性能系数。在供热水温度为80℃、系统内部压力为15kPa时,四效装置的性能系数可达到3.0左右,体现出吸收式系统的良好优势。对影响产水率的其他因素也作了探索与分析,给出了合理的取值范围。

鼓泡蒸发式太阳能海水淡化装置的试验研究

基于鼓泡蒸发和露点蒸发机理,设计建造了一台综合利用太阳能的鼓泡蒸发式海水淡化装置,并对该装置进行了鼓泡蒸发试验。试验对装置的稳态蒸发性能进行了研究,给出了装置在特定的运行温度和压力,不同的鼓气量和引风量下的产水率、耗电当量及经济性能系数。结果表明,由于在装置中采用了鼓泡蒸发技术,并对蒸汽进行了引风的强制对流措施,从而提高了装置的产水率,使装置具备较高的经济性能系数。

多效鼓泡蒸发太阳能海水淡化系统的稳态实验研究

基于鼓泡蒸发和空气载湿气液相平衡机理,设计并实现了一台具有五级四效性能的鼓泡蒸发式太阳能海水淡化系统,对该系统的稳态产水性能进行研究,给出系统在特定的运行温度和压力环境中,不同鼓气量下各效的产水率、耗电当量及经济性能系数。实验结果表明,系统采用多效鼓泡蒸发技术并对各级采取鼓气量的优化组合措施,可提高系统的产水率。当各级载气流量分别为570、570、570、450L/h时的,装置的淡水产率为1.668L/h,GOR值为2.77,折算单位产量能耗4.93kWh/t,该点为装置的经济性能系数最高的工况点。

横管降膜蒸发内系统自平衡多效回热式太阳能海水淡化装置模拟

基于降膜蒸发与降膜凝结机理,设计建造了一台具有三效回热性能的太阳能多级蒸馏装置,用电加热水箱模拟太阳能集热系统,进行了模拟实验。实验结果表明,由于在本蒸馏系统中采用了横管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,因而系统有较高的性能系数。在供热水温度为75℃、系统内部压力为15kPa时,性能系数达到2.0。探索与分析了影响产水率的主要因素,给出了合理的取值范围。

多效增湿除湿太阳能海水淡化装置的性能试验

文章提出了一种具有规模灵活、操作简单、维护运行成本低廉、易于和可再生能源结合等优点的新型多效增湿除湿太阳能海水淡化装置;介绍了装置的结构和运行原理,进行了海水运行温度、进水流量等影响产水性能的参数的实验研究。研究结果表明,装置产水量随进水流量和运行温度增加而增大,当进水流量为906 kg/h时,装置产水量达到58.14 kg/h。该多效增湿除湿海水淡化系统具有较大的性能提升空间和广阔的应用前景。

横管降膜蒸发闭循环式太阳能海水淡化装置的研制及性能测试

设计制造了一台能利用太阳能或其它余热驱动的横管降膜蒸发闭循环式海水淡化装置,并分别用稳态热源和实际太阳光对该装置进行了实验测试。实验结果表明,由于装置充分并反复利用了水蒸汽的凝结潜热,因而有较高的产水率。同时,由于在气流的闭式循环过程中,蒸发室内处于负压状态,冷凝室内处于正压状态,进一步强化了系统的产水性能。介绍了系统的工作原理、运行特性及在实际天气条件下的运行结果。

新型太阳能海水淡化装置工作原理及性能优化

提出一种新型高效太阳能海水淡化装置,采用涡旋式真空泵实现海水负压蒸发,采用热泵供热循环充分回收水蒸气的凝结潜热,采用组合式蒸发冷凝器以减小海水热容,采用带有冷热水箱的新型太阳集热器以提高海水的集热温度,分析了该装置的工作原理、主要设备和性能特点;为了提高装置的性能,以单位淡水产量所消耗的功耗最小为目标函数,建立了装置性能参数优化的数学模型,得到了优化的蒸发温度为T_e=57℃,并得到了该装置的功耗随蒸发温度的变化规律。

降膜蒸发内回热型太阳能海水淡化装置的实验研究

对一台利用太阳能驱动的横管降膜蒸发内回热型海水淡化装置进行了实际天气条件下的动态测试。系统采用了多效内回热措施,在蒸发及冷凝过程中,大部分水蒸汽的凝结潜热被重复利用于海水的预热及蒸发过程,在相同的天气条件下,该装置的产水率比单级盘式太阳能蒸馏器提高了2～3倍。太阳辐射越强,产水率越大;启动温度越高,产水量越大。对影响淡水产量的其他因素也进行了分析讨论。

一种多级满液蒸发回热式太阳能海水淡化装置的设计

设计了一种多级满液型间接加热蒸发回热式太阳能海水淡化装置。装置中太阳能集热器与蒸发/冷凝部分通过热管联接为一整体,14个集热单元,分为7级;从第2级开始,均采用集热/蒸发/冷凝三位一体的单元,常压运行,不须使用真空泵。使用逐级降温回热法加强蒸汽的气化潜热回收利用,有效地提高了系统制水率和能量利用率。研究表明,在冬季运行工况下,装置的最高单位集热面积制水量为6.16 kg/m2,最大平均回热效率为65.83%。

三效管式太阳能海水淡化装置性能分析

设计制造了一种三效管式太阳能海水淡化装置,对该装置进行了产水性能试验,给出了产水率、累计产水量随时间变化的曲线。试验结果表明,在全天累计辐照量为22.09 MJ/(m2·d)的情况下,装置全天累计产水量为2.48 kg。文章重点研究了系统的传热传质机理,构建了理论模型,利用数值计算软件Matlab对装置进行了性能分析,得到了装置的各级产水率、总产水量等数据。比较计算结果和试验结果表明,两者最大误差只有11%,说明所建立的理论模型是比较准确的。

一种新型家用太阳能海水淡化装置

设计了一种具有折皱底面的多级迭盘式家用太阳能海水淡化装置。该装置由热管式真空集热管和多级海水淡化器两部分组成。在实际天气条件下,对该装置性能进行了测试,给出了该装置每0.5 h的产水量、累计产水量以及各级水盘的水温随运行时间的变化曲线。实验结果表明,在测试当天累计太阳辐射量22.46 MJ/(m2.d)条件下,该装置产水量可达9.34 kg/(m2.d),单位太阳辐射能产水量为1.50 kg/kWh;该装置的性能系数达到0.956,是传统单级盘式太阳能蒸馏器性能系数的2.7倍。该装置使用简便,运行可靠,维护费用低,在淡水缺乏的岛屿或偏远的咸水湖地区,是一种较为理想的家用太阳能海水淡化装置。

降膜蒸发多效回热型太阳能海水淡化装置的测试与分析

对利用太阳能驱动的横管降膜蒸发多效回热型海水淡化装置进行了实际天气条件下的动态测试.对影响产水率的主要因素作了探索与分析,给出了合理的取值范围.实验结果证明,由于采用了多效回热以及其他强化系统产水性能的措施,使系统的产水效率比传统的盘式太阳能蒸馏器提高了近2.5倍.

减压膜蒸馏式太阳能海水淡化的实验研究

通过将聚丙烯(PP)疏水性中空纤维膜应用在太阳能海水淡化蒸发器中,对太阳能辐射照度、集热器出口温度、蒸发器不同出口水温的变化以及淡水产量等进行研究。结果表明,当系统运行稳定,北京时间当日中午12点时,太阳能辐射照度达到最大为986 W/m2,此时太阳能集热器出水温度为95℃,总淡水产量达到40 L,相比无膜的环境下,总淡水产量提高了1/2。

新型太阳能海水淡化系统中人、机、环境关系的优化与分析

运用人 机 环境系统工程理论,以谋求人、机、环境三大要素最佳综合效益为目标,对新型太阳能海水淡化系统与人和环境的关系进行了分析,指出了优化三要素之间关系的方向。

太阳能海水淡化蒸馏器的传热实验研究

利用科研项目设计制造的太阳能海水淡化装置进行实验教学,由学生完成太阳能热水系统的测试,海水淡化蒸馏系统的运行,并进行实验数据整理和分析,得出实验结论.