太阳能膜蒸馏制冷系统研究

论文摘要

随着常规能源短缺问题的日益严峻,环保和节能意识的不断提高,以太阳能为代表的可再生能源的开发和利用越来越受到人们的重视,它已成为本世纪社会发展中最具有决定性影响的五项技术之一,也是各国政府可持续发展战略的主要能源决策。膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,可用于海水/苦咸水淡化、纯净水制备、浓缩水溶液以及医药、环保等诸多方面。若将低品位的太阳能作为分离驱动力,膜蒸馏将成为一项极有竞争力的水处理技术。本课题以中国西北地区丰富的太阳能资源和苦咸水淡化为工程应用背景,在已有的膜蒸馏实验系统的基础上,研究采用太阳能制冷技术为膜蒸馏系统提供冷源的问题。通过分析研究发现采用小型化吸收式制冷系统与膜组件冷端匹配在技术上是完全可行的。设计了以太阳能为驱动力的单效溴化锂吸收式制冷系统以替代膜蒸馏冷端原有的电驱动制冷系统,并进行了热力计算和传热面积计算。在结构上首次提出将蒸发器直接用作膜蒸馏系统的冷容腔,可优化膜蒸馏系统结构。运用Visual Basic 6.0语言编制了太阳能膜蒸馏冷端热力计算软件。根据实验数据,拟合了呼和浩特地区全玻璃真空管太阳能热水器水温与水平面太阳辐射日累计值关系的公式。建立了数据库与软件连接,软件界面友好、直观,并易于操作,通用性好。利用软件运行结果,分析了参数变化对制冷天数的影响关系,并得到了当蒸发温度为5℃,冷却水温度为25℃时,决定了集热温度为85.4℃,此时选用何种集热器,均可得到使用该集热器全年可制冷天数的最优结果。本文还设计了太阳能膜蒸馏光伏发电系统。对太阳电池组件、蓄电池、直流/交流逆变器和控制器等部件进行了设计计算及选型。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题的目的和意义
• 1.3 国内外发展与研究现状
• 1.3.1 国内外对膜蒸馏的发展与研究现状
• 1.3.2 国内外对太阳能利用的发展与研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 太阳能膜蒸馏制冷系统设计思想
• 2.1 引言
• 2.2 太阳能制冷综述
• 2.2.1 太阳能吸收式制冷国内外研究概况
• 2.2.2 太阳能固体吸附式制冷国内外研究概况
• 2.2.3 太阳能喷射式制冷国内外研究概况
• 2.3 溴化锂吸收式制冷技术
• 2.3.1 吸收式制冷原理介绍
• 2.3.2 溴化锂吸收式制冷机的特点
• 2.3.3 吸收式制冷基本理论
• 2.4 空气隙膜蒸馏传质传热过程分析
• 2.4.1 膜蒸馏的分类
• 2.4.2 AGMD 传质传热过程分析
• 2.5 小型吸收式制冷系统设计
• 2.5.1 膜蒸馏实验装置及工艺流程
• 2.5.2 制冷系统设计思路与创新
• 2.5.3 热力计算
• 2.5.4 传热面积计算
• 2.5.5 小结
• 第三章 小型太阳能吸收式制冷系统热力计算
• 3.1 引言
• 3.2 程序设计
• 3.2.1 Visual Basic 6.0 语言介绍
• 3.2.2 实验数据及处理
• 3.2.3 基本假设及重要公式
• 3.2.4 程序流程框图
• 3.3 软件界面与功能介绍
• 3.3.1 界面设计
• 3.3.2 软件相关具体功能
• 3.4 结果分析
• 3.4.1 状态点参数运算结果比较分析
• 3.4.2 参数关系分析
• 3.4.3 软件运行说明及最优结果
• 3.5 小结
• 第四章 太阳能光伏发电系统的设计
• 4.1 引言
• 4.2 太阳能光伏发电系统介绍
• 4.2.1 光伏原理简介
• 4.2.2 发展简介
• 4.3 太阳能膜蒸馏光伏发电系统
• 4.3.1 太阳能光伏发电系统中各部件的工作原理
• 4.3.2 太阳能膜蒸馏光伏发电系统图
• 4.4 蓄电池容量设计计算及选型
• 4.5 太阳能电池组件设计计算及选型
• 4.6 逆变器容量设计选型
• 4.7 控制器的设计选型
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论及主要创新点
• 5.1.1 结论
• 5.1.2 课题主要创新点
• 5.2 课题发展思路及展望
• 参考文献
• 符号说明
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文