基于太阳能烟囱的空气取水与海水淡化新技术研究
全球变暖可能会改变空气的循环模式，加剧全世界范围内干旱、热浪、强降雨以及洪水等极端天气现象的暴发频率。近年来的厄尔尼诺现象，使得干旱变得越来越严重，人们对可持续淡水的需求逐渐增加。随着太阳能烟囱技术快速、多样化地发展，研究发现，太阳能烟囱系统在输出电能的同时还存在空气取水或海水淡化应用方面的可能性，本文将针对基于太阳能烟囱的空气取水与海水淡化新技术进行研究。 首先，本文在分析太阳能烟囱技术研究发展状况的基础上，从理论上对基于太阳能烟囱的空气取水技术机理进行分析，对空气取水技术所带来的环境及经济效益展开探讨。 采用黑色管道替代集热棚，提出结合产水与发电功能的新型太阳能烟囱系统，建立空气的水分在烟囱中沿程冷却、析出凝结水并发电的一维可压缩流动与传热数学模型。通过与城市站点的当地自然降雨量进行对比，验证了新型太阳能烟囱系统进行产水的可行性以及有效性；通过对影响系统产水与发电性能的关键参数进行敏感性分析，得出烟囱高度对于凝结出来的水量影响较大，系统的凝结水量与输出功率存在相互制约的关系，提出了系统总功率以及总效率的优化设计方法。 通过建立烟囱内空气沿程冷却并析出冷凝水的三维可压缩流动与传热数学模型，对Manzanares试验电站模型的海水淡化性能进行了数值分析，提出在烟囱入口位置进行喷雾增湿的优化方法，发现随着喷雾量的增加，空气中水分的质量分数越高，对局部环境的微气候影响范围越大，喷雾液滴的蒸发对烟囱内空气的相对湿度改善十分明显，可以将凝结高度大幅度降低，同时，太阳能烟囱系统的输出淡水量不断增加，有利于提高系统的海水淡化效率。 本文采用理论分析、理论计算以及数值模拟的方法，对基于太阳能烟囱的空气取水及海水淡化新技术进行了分析和优化，比较全面的对理论、技术、可行性以及经济性等方面进行了研究，对于太阳能烟囱技术以后的发展应用，本文将是一个很好的参考。
空气取水;海水淡化;太阳能烟囱;数值模拟
华中科技大学
硕士
工程热物理
黄晓明
2017
中文
TU991.114;P747
95
2018-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）