【正文】 ...................................................................................... 52 2 創(chuàng)新點(diǎn) ............................................................................................................. 53 3 展望 .................................................................................................................. 53 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 54 致 謝 ...................................................................................................................... 58 附錄 A 攻讀學(xué)位期間獲得的成果 ....................................................................... 59 附錄 B 程序編程 ..................................................................................................... 60 附錄 C 主要設(shè)計(jì)部件附圖 .................................................................................... 61 碩士學(xué)位論文 I 摘 要 淡水資源是極其重要的生命資源，但是目前世界上 將近 四分之一人口還面臨著淡水供給不足，在我國的西北各省區(qū)缺水問題尤為突出。 苦咸水淡化雖然是解決人類缺水的有效方法，但是傳統(tǒng)的苦咸水淡化技術(shù)，都需要消耗大量化石能源與電力，是典型的以不可再生能源換取水源的技術(shù)方法。而且，大部分淡水緊缺的地區(qū)都是能源資源相對缺乏的偏遠(yuǎn)地區(qū)以及海島地區(qū)，交通、電力十分 不便，淡水資源的獲取不能以消耗不可再生的能源為代價(jià)。 結(jié)合我國 西北地區(qū) 能源分布狀況和 能源 利用現(xiàn)狀 ，本文 提出了將太陽能集熱技術(shù) 、風(fēng)能利用 和 傳統(tǒng) 的苦咸水淡化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的苦咸水淡化系統(tǒng)， 并建立了系統(tǒng)的物理模型和數(shù)學(xué)模型；依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，對系統(tǒng)進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)計(jì)算； 基于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律 建立了系統(tǒng)的熱力學(xué)模型 ， 并 對系統(tǒng)進(jìn)行 能 分析 和 火用 分析 ，隨后，對系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能和生態(tài)效益 進(jìn)行評價(jià) 。 本課題的主要研究內(nèi)容和成果如下： 以橫管降膜蒸發(fā) 技術(shù) 原理為基礎(chǔ)， 結(jié)合我國西北地區(qū)能源分布狀況和能源利用現(xiàn)狀，提出將太陽能集熱技術(shù)、風(fēng)能利用和傳統(tǒng)苦咸水淡化系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合的風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的苦咸水淡化系統(tǒng) 裝置的設(shè)計(jì)方案， 并建立了系統(tǒng)的蒸發(fā)器、冷凝器和太陽能集熱器的數(shù)學(xué)模型。 依據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)， 在物理模型和數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)之上，對太陽能苦咸水淡化系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)選型計(jì)算。 設(shè)定了日產(chǎn)水量、單位淡水熱耗率、系統(tǒng)性能系數(shù) (COP)、 火用 效率和熱力學(xué)完善度等 系統(tǒng) 性能評價(jià)指標(biāo)， 建立了 基于熱力學(xué)第一定律和熱力學(xué)第二定律 的熱力學(xué)模型 ，對系統(tǒng)進(jìn)行了熱力性能分析，得到了太陽能輻射量對系統(tǒng)淡水產(chǎn)量、單位淡水 熱耗率等指標(biāo)的影響 ，及系統(tǒng)及各部件的 火用 效率 。 研究表明：本文所設(shè)計(jì)系統(tǒng)在蘭州地區(qū)太陽輻照條件下， 1 月至 12 月都可以有連續(xù)的淡水產(chǎn)出，日淡水產(chǎn)量和日輻照強(qiáng)度的變化趨勢基本一致；在太陽輻射比較好的 7 和 8 月四個(gè)月，系統(tǒng)的產(chǎn)水率雖然非常高， 產(chǎn)水率最高可達(dá)到 ?h， 但濃縮比也很高。因此在這 4 個(gè)月份中，應(yīng)適當(dāng)增加苦咸水噴淋量，以減少結(jié)垢的形成，并可增加一定的淡水產(chǎn)量。 系統(tǒng)大部分月份的性能系數(shù)都在 以上，可知系統(tǒng)在大部分月份都 有 較好的運(yùn)行效果 。 對系統(tǒng)的黑箱模型 火用 分析顯示，系統(tǒng)熱力學(xué)完善度為 ％，可見系統(tǒng)還是有很大的改進(jìn)空間的；對系統(tǒng)的灰箱模型 火用 分析顯示，系統(tǒng)的 火用 損失主要集中在蒸發(fā)器上， 因此 開發(fā)高效的蒸發(fā)器是系統(tǒng)效率提高的關(guān)鍵。 風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng) 的小型苦咸水淡化系統(tǒng)研究 II 采用動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)分析方法對整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性做出分析。通過計(jì)算本系統(tǒng)的的財(cái)務(wù)凈現(xiàn)值 NPV(i=10%)、內(nèi)部收益率 IRR、益本比和投資回收期這四項(xiàng)指標(biāo)，驗(yàn)證本系統(tǒng)得經(jīng)濟(jì)可行性 ， 分析結(jié)果表明四項(xiàng)評價(jià)指標(biāo)均符合要求 ， 動(dòng)態(tài)投資回收期為 年 ， 本套裝置的推廣可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，具有很好的發(fā)展前景。 對系統(tǒng) 二氧化碳減排 等生態(tài)效益 進(jìn)行了分析， 結(jié)果 表明裝置具有良好 的生態(tài)效益 和環(huán)境友好度 。 本課題的創(chuàng)新點(diǎn)及意義： 本課題所設(shè)計(jì)風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的小型苦咸水淡化系統(tǒng)，是一套供單戶人家使用的小型、穩(wěn)定、環(huán)保的，而且完全由可再生能源驅(qū)動(dòng)運(yùn)行的苦咸水淡化系統(tǒng)，這是在國內(nèi)外的苦咸水淡化系統(tǒng)中還沒有過的新的設(shè)計(jì)思想。 海水和地下苦咸水在 我國分部廣泛；在我國的部分地區(qū)，人們的飲用水現(xiàn)狀是喝淺井的苦咸水或是喝深井的高氟水，長期飲用嚴(yán)重危害人民的身體健康；向海洋等苦咸水資源索取淡水，也逐漸成為世界沿海國家的共識(shí)。本文設(shè)計(jì)的風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的 苦咸水淡化系統(tǒng)，旨在結(jié)合西北地區(qū)能源分布 狀況及人力、財(cái)力等因素，實(shí)現(xiàn)由太陽能產(chǎn)生的低品位熱能到高品質(zhì)、低成本、無污染的淡水飲用水供應(yīng)的提升。 此外， 本裝置可以完全應(yīng)用于這些地區(qū)的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，且可以達(dá)到產(chǎn)水量穩(wěn)定高效及水質(zhì)優(yōu)良的效果。 關(guān)鍵詞：風(fēng)能；太陽能；苦咸水淡化；熱力性能；經(jīng)濟(jì)性能 碩士學(xué)位論文 III Abstract Freshwater resources are important life resources extremely, however, a quarter of the population are also facing the shortage of fresh water supply in the world at present, which is the most prominent in the various provinces in northwest of China. Though the brackish water desalination is the effective method to solve human water shortages, the traditional desalination technology needs lots of fossil energy and power, which is the typical way with nonrenewable energy in exchange for water, moreover, most of the fresh water shortage regions are remote or island regions where lack of energy resources relatively, the transportation, the power also very inconvenience, the obtain of freshwater resources can not consume at the cost of nonrenewable resources. According to energy distribution and energy utilization in our country39。s northwest, the desalination system w hich drive by wind and solar united is put forward in this paper, and anic bine with solar technology, wind energy and traditional desalination system, the physical model and mathematical model also established。 based on the design goal of system, the design calculation of selection is made for system。 the thermodynamics model is established which based on the first law of thermodynamics and the second law, and make energy analysis and exergy analysis。 then, the economic performance and ecological benefits evaluation is analysed. Firstly, the principle of desalination system drive by wind and solar united is introduced, and physical model and mathematical model of the system is established。 Then, take the design calculation for each parts of a small de salination equipment system based on system model, finally, thermal performance analysis and economic performance analysis are made for this system. The research content and results of this topic are as follows: 1. Based on the principle of horizontal pipe falling film evaporation, the desalination system which drive by wind and solar united is put forward in this paper, and anic bine with solar technology, wind energy and traditional desalination system, and mathematical model of evaporator, condenser and of the solar collectors are established. 2. According to the design goal of system, the design calculation of selection is made for system, which based on the first law of 風(fēng)能和太陽能聯(lián)合驅(qū)動(dòng) 的小型苦咸水淡化系統(tǒng)研究 IV thermodynamics and the second law. 3. Based on the mathematical model, the evaluation i ndex are set up, which include the water yield produced daily, unit heat consumption rate of freshwater, system performance factor (COP), exergy efficiency and thermodynamic properties, the thermal performance of the system is analyzed based on the first law of thermodynamics and the second law of thermodynamics, the influence of the solar radiation to freshwater production and heat consumption rate was obtained. The research shows that: This system can have a continuous freshwater output from January to December with the condition of solar radiation in Lanzhou area, and daily freshwater production has same change trend wi