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《燕山大学》 2017年
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盐梯度太阳池热性能分析及热发电实验研究

薛占一  
【摘要】:盐梯度太阳池作为一种太阳能热利用装置,兼具收集与储存太阳能的功能于一体,是从事可再生能源开发与利用的科技工作者热衷的研究领域之一。本文基于盐梯度太阳池的国内外研究现状,在充分理解太阳池的形成原理、关键技术以及运行维护方法的基础上,提出了盐梯度太阳池热发电系统的构想。该系统将区别于传统汽轮发电机组以及半导体热电效应的发电模式,通过太阳池与温差发动机的联合,结合实验研究与理论分析的手段,实现太阳池热发电系统发电的目的。主要的研究内容和成果包括以下几个方面:首先,选择太阳辐射强烈区域建立了底部面积0.7?0.7 m2、顶部面积1.5?1.5 m2、垂直深度1.1 m的小型盐梯度太阳池实验台,完成了太阳池的灌注并进行了连续性集热实验,对太阳池的蓄热性能实验进行了有关的热力学分析,依据实验结果计算得到太阳池的集热效率为13.6%,符合太阳池集热的一般特性;将太阳池不同途径的损失情况考虑在内进行了太阳池的能量与?量计算与讨论,证明太阳池具有可观的热容量,同时揭示了良好保温措施对太阳池运行与蓄热量的重要性。其次,设计了一套太阳池提热系统并进行了太阳池提热实验,成功的将太阳池下对流层热能置换到储热容器,提热系统的效率为84.0%,提热过程中储热容器内温升达到42.5℃以上。再次,对太阳池的稳定性进行了理论分析,讨论了提热前后梯度层的纵向温度分布以及太阳池运行周期内定期的盐度分布,结果表明,太阳池内存在盐扩散现象但浓度梯度足以保证太阳池稳定运行以及抑制对流热损失。最后,进行了发电模块的测试实验以及系统发电的可行性实验,得到了随着热源温度增加输出电压的变化趋势,以太阳池提热后储热容器工质为热源,成功的在发电端得到电压输出,探索了太阳池发电的新途径,为大型太阳池-温差发动机联合发电提供了参考依据。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TK519

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