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优化冷凝过程提高太阳能蒸馏器性能的实验研究

优化冷凝过程提高太阳能蒸馏器性能的实验研究

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作者：徐振伟华中科技大学

学位级别：硕士

作为利用太阳能进行海水淡化技术中的一种,太阳能蒸馏器因其结构简单、易操作等优点,受到了研究人员的广泛关注。但传统太阳能蒸馏器的性能较差,难以满足工业应用要求。因此,提高太阳蒸馏器的性能是十分必要的。首先,本文对蒸馏器传热... 详细信息

作为利用太阳能进行海水淡化技术中的一种,太阳能蒸馏器因其结构简单、易操作等优点,受到了研究人员的广泛关注。但传统太阳能蒸馏器的性能较差,难以满足工业应用要求。因此,提高太阳蒸馏器的性能是十分必要的。首先,本文对蒸馏器传热传质模型进行分析,讨论了影响蒸馏器性能的主要参数,确定优化内、外部冷凝过程的研究思路,并设计和搭建了主动式蒸馏器实验平台。其次,对于优化内部冷凝过程,提出了成本、能耗极低的悬挂式内置风扇的方法来提高传热传质速率,并通过控制风扇电压加快热蒸气的冷凝。实验结果表明,折算前太阳辐射强度下,内置风扇的使用将日产量提高约11%、能量转换效率提高约10%。除此之外,提出了薄液蒸发方法实现了水体厚度的减薄。结果表明,在实验后期海水累积的情况下此方法可以提高淡水产量5.5%。最后,对于优化外部冷凝过程,发现外置冷凝器的冷凝效果对蒸馏器腔体体积大小的依赖关系。在此基础上,选用恰当体积的蒸馏器,通过改变冷凝器风扇的电压可以控制风扇的转速进而影响冷凝器的气流流量。结果表明,在低太阳辐射强度下,蒸馏器的性能与风扇转速正相关,最高转速下,产量提高约26%;折算前、后太阳辐射强度下,累计产量提高约9%、10%。本文研究表明,优化内、外部冷凝过程提高蒸馏器的性能可以采用低成本、低能耗的辅助设备或材料实现,为未来优化和设计新型蒸馏器提供了一定的指导。

关键词：海水淡化太阳能蒸馏器冷凝内置风扇外置冷凝器

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