界面光蒸汽转化研究进展

光热转化作为一种太阳能利用方式,由于其相对高效、低成本的特点,一直以来被广泛关注与研究.近年来,界面光蒸汽转化作为一种新型光热转化机制,借助微纳结构材料设计及光学、热学有效调控,将太阳能充分吸收并将能量转化局域到气-液界面,从而使得光-蒸汽能量转化效率有效提高,并因此被认为是一种极具前景的高效太阳能光热转化途径.本文介绍了界面光蒸汽转化的相关机制,包括光吸收、热管理和水输送,并展示了通过一系列微纳结构材料设计来提高其能量转化效率的最新研究进展;随后介绍了目前基于界面光蒸汽转化的一些主要应用;最后对界面光蒸汽转化的未来发展方向进行了展望.     

封面说明

正作为一种具有广阔应用前景的绿色可再生能源技术,聚光型太阳能热发电技术得到了广泛关注和快速发展.在聚光型太阳能热发电系统中,聚焦后的太阳辐射能表现出强烈的非均匀特性,这给系统的高效、安全运行带来很多挑战.针对这些挑战,诸多学者已经提出了一系列的解决措施.基于此,西安交通大学何雅玲等将对槽式、线性菲涅尔式、塔式、碟式4种太阳能热发电系统中存在的非均匀辐射能流分     

太阳能驱动的高温辐射供冷

太阳能作为目前最重要的可再生能源之一在能源领域被广泛利用, 除了日渐成熟的太阳能发电和太阳能热水技术之外, 由于太阳辐照强度与建筑空调负荷有较好的同步性, 所以太阳能空调系统也同样具有较大应用价值, 并且相关的研究在近年来得到迅速发展. 目前的研究主要集中在与太阳能空调相匹配的集热器技术以及热驱动制冷技术上, 而对于冷量输运过程少有关注, 缺乏与太阳能空调系统相匹配的末端形式方面的研究, 这些因素限制了太阳能空调系统的实际应用. 本文针对高温辐射供冷这种末端形式, 研究了它在太阳能空调系统中的作用机制及匹配特性. 通过对辐射供冷末端建立物理数学模型进行理论分析, 结果表明采用辐射末端的太阳能空调, 与常规的空调形式相比, 能够大大增强向室内空间的冷量输送, 并获得更好的热舒适. 通过对实际的太阳能空调系统的实验测试, 表明采用辐射供冷末端之后, 冷机COP(制冷性能系数)和系统供冷量分别提高了17%和50%. 理论和实验结果都验证了高温辐射供冷在太阳能空调系统中的适用性, 可以为今后的系统设计及推广提供有益的参考.     

利用顺-反异构化贮藏太阳能

现已实用化的一般家庭用的太阳能利用技术,无非都是用日光加热黑色板盘中流动的液体以达目的,这是单纯的热的方法。奈生(R.A.Nathan)等提出了利用太阳能使化合物进行顺-反异构化,以贮藏和再生能量的光化学方法。这一系统包括以下三个过程:(1)日光照射能够发生光异构化的反式体的溶液,使之异构成热力学上不稳定的顺式体,(2)使顺式体     

不同太阳能热化学储能体系的研究进展

太阳能热发电技术是缓解能源危机改善生态环境的重要技术,而储能系统是太阳能维持稳定和持续热发电的关键.本文从现有3种太阳能储热技术出发,分析了热化学储能具有的高储能密度和可实现大规模远距离存储和运输的明显优势,介绍了现有的5种热化学储能体系在反应机理、反应模型和反应器等方面的最新研究进展,并对各个体系的优缺点进行了评述.针对反应体系存在的问题,提出了未来几种储能体系主要的研究方向是循环性能的提高、高性能催化剂的制备、高效反应器的设计制造以及传热传质与化学反应耦合模型等.     

可昼夜发电的太阳能集热发电厂

在西班牙一个已建的太阳能高塔电厂中。通过集热区、蓄热罐和涡轮发电机组等设施，其主体由数百个如同烟囱般的高塔组成。白天，每一集热区内的数千面太阳能反射镜，把阳光反射到高塔顶端的大水箱中，里面的水被加热成蒸汽后可驱动涡轮机发电——又称反射太阳能集热发电。而蓄热罐内的硝酸盐（硝酸钾和硝酸钠）白天受热熔化，     

一种适用于现代褐煤干燥电站的新型低温热集成干燥系统

褐煤预干燥过程在褐煤电站中有着十分重要的作用.具有高效率、高成本收益的内热源式蒸汽循环流化床干燥是最有前景的干燥方法之一.本文在深入分析了传统褐煤干燥电站的基础上,提出了一种新型低温热集成褐煤干燥系统.在新型褐煤干燥电站中,低品位蒸汽用来加热冷空气,置换出高品位烟气加热给水与凝结水,从而节省汽轮机高压缸与中压缸的抽汽.分析结果表明,新型低温热集成褐煤干燥系统能够使电站效率提高3.6个百分点,降低发电成本1.83美元/(MW h),节能效果与经济收益高于传统褐煤干燥电站,将为下一代褐煤电站提供一种高效的干燥设备与热力系统集成方法.     

吸收式化学蓄能的研究综述

吸收式化学蓄能是一种具有蓄能密度高、热损失小的热能储存技术, 在太阳能等可再生能 源的有效利用、工业余热及冷热电联供系统的余热等中低品位能源利用领域具有良好的应用前 景. 介绍了吸收式化学蓄能技术的基本原理和特点, 归纳和总结了国内外对吸收式化学蓄能在工 质对遴选、系统和循环研究及样机研发等方面的研究现状和进展, 并提出了此项技术需要进一步 研究和解决的关键技术问题.     

基于低品位热源的两相热压缩机初步实验

两相热压缩机利用热源驱动,通过活塞的往复运动,使两相工质在热腔和冷腔中来回穿梭,伴随气液相变形成压力波动.它采用低沸点工质,具有驱动温差小、压比大等突出优点,可以利用低品位热源,如废热、太阳能等.自行设计研制了基于低品位热源的两相热压缩机,初步研究了以正己烷为工质的热压缩机系统性能.该压缩机在0.1,0.2和0.3Hz频率下运行时,压比均保持在5以上,且加热功率小于120W.这对有效地利用低品位热源实现热功转化有着重要意义.     

高效低温热水系统的研究进展

我国城镇建筑热水能耗约占建筑总能耗的27%,目前热水制取以化石燃料和电能直接利用为主,存在能源利用效率低、污染物排放量大的问题.遵循"高品位能作为驱动热源、低温热水满足低温需求、自然能源合理充分利用"的原则,本团队构建了多种高效低温热水系统:(1)燃料驱动型空气源热泵系统,传统供热系统作为热泵驱动力,能实现20%~40%的节能率,投资回收期在3~7年;(2)燃料驱动型水源热泵系统,缓解土壤源系统热不平衡并减少埋管数量,减少水源系统取水量和水泵能耗;(3)复合补热型土壤源热泵系统,利用热管和热泵高效蓄存空气热能,维持土壤热平衡和系统长期高效运行;(4)复合太阳能空气源热泵系统,充分利用不同强度的太阳能和不同品位的空气热能,提高能效并降低初投资;(5)蓄热型空气源热泵系统,实现了太阳能与空气热能的优势互补,提高了可靠性和经济性;(6)数据中心余热回收热水系统,热管/热泵复合空调从机房取热进入水环,水源热泵从水环取热制取低温热水供热,节能率高达60%.上述高效低温热水系统均具有较高的节能性、可靠性和经济性,是建筑热水领域节能减排的有效技术路径.     

聚光集热系统统一MCRT建模与聚光特性

针对太阳能热发电站中各种聚光集热系统及其光能聚集与光热转换复杂过程,提出了一种新的统一建模方法以及与其对应的自编程统一蒙特卡罗光线追迹(MCRT)计算方法.即根据系统组成特性与光子传播简化计算原则,将其细分为由不同数量表面组成的各个子系统层次,采用统一的4阶方程与层次/表面编号形式、表面特征与光学参数变量等建立统一的系统几何模型与光学模型,设计开发具有统一求解交点、统一光学事件判断与计算、统一计算考核等通用模块的统一MCRT计算方法与程序.在此基础上,将该统一MCRT建模方法与程序应用于3种典型聚光集热系统,计算考核结果表明,该方法与程序具有较好的通用性和较高的准确性,所获得聚光特性进一步或可有效用于指导各种太阳能聚光集热系统应用选型或设计计算.     

平板太阳能集热器传热性能的(火积)理论优化

平板太阳能集热器是太阳能热利用系统中常见的核心部件, 其传热性能的优化对于提高能源利用效率具有重要意义. 现有平板集热器大多采用厚度均匀的金属吸热板来吸收太阳辐射, 将相似文献   

膜式热湿调控原理与技术进展

基于膜的热湿传递过程作为一种新型的温度、湿度处理技术,在建筑环境节能高效控制领域取得了积极进展.膜技术具有高效紧凑的特点,并且它可以选择性地只允许水蒸气通过膜表面,从而避免了液体除湿过程中溶液小液滴对新风的污染.近年来,该技术从热湿传递原理到实际应用都取得了新进展.本文介绍了目前应用的选择性透湿膜材料,分析了平板膜全热交换器、板翅式膜全热交换器、交叉三角形波纹板全热交换器和中空纤维膜组件等膜设备的传热传质过程.它们的传热传质分析,同时考虑了膜两侧热湿耦合的自然边界条件、流体在组件内流动的不均匀性、管束随机分布等实际运行因素对传热传质的影响.这些研究工作对膜组件的设计和膜系统的优化提供了理论基础.此外,还介绍了各种新型膜式除湿系统,当它们与热泵或太阳能等系统联合应用时,可以扩大系统的热湿负荷适应范围,增加系统的能量利用效率.今后,随着新型膜材料、内冷型膜组件、多级除湿系统以及瞬态动态参数模拟技术的出现,膜式热湿传递技术将会在实际工程中发挥更大作用.     

具有高比例活性面的太阳能材料研究取得重要成果

能源问题是目前全世界范围面临的最为突出的问题之一,而太阳能是人类取之不尽、用之不竭的清洁能源.如今太阳能材料的研制和应用已取得显著进步.理想的新型太阳能功能材料不但能够解决世界面临的能源短缺问题,而且还可以避免环境的污染.所以太阳能材料具有十分诱人的前景,并且可以预见在不久的将来,太阳能材料将在人类生活中扮演极为重要的角色.新型太阳能功能材料的研制和太阳能器件的产业化,将会使人类在能源利用和环境保护两方面达到和谐的境界.     

量子非局域、量子纠缠及其可能揭示的新物理

爱因斯坦等人提出的EPR佯谬和Bell隐变量理论揭示了量子力学两个相互关联的重要特性:非局域性和量子纠缠.它们使得微观量子系统之间可以建立非局域的超越经典的关联.非局域性和量子纠缠是量子力学最本质的特征.这些性质的发现不仅为解决量子力学的基本问题提供了可能,同时也揭示了量子力学不同于其他力学的根本所在,为研究量子力学与经典力学、相对论之间的关系与融合提供了新的洞察.量子非局域性和量子纠缠还提供了研究多体物理(新的拓扑相)的新工具.     

热驱动深度制冷循环

吸收制冷循环能利用低品位热能, 例如太阳能、地热和废热等, 具有节能和环保等一系列优点, 有着十分宽广的发展前景. 然而, 传统吸收制冷循环无法获得低的制冷温度, 这一缺陷极大地限制了吸收制冷的应用范围. 为此, 本文研究了一个综合有吸收制冷循环和压缩式自行复叠循环优点的新吸收制冷循环, 以期达到利用低品位热能获得低温的目的, 该循环采用R23 + R134a/DMF工质对. 通过新循环数学物理模型的计算表明, 在160℃发生温度下, 新循环可以获得约-62℃的制冷温度, 远低于传统基本吸收制冷循环所能获得的制冷温度. 同时, 在157℃发生温度下, 新吸收制冷系统获得了-47.3℃制冷温度, 为吸收制冷循环迄今为止获得的最低制冷温度. 理论和实验结果都证明了采用自行复叠原理的新循环能够利用低品位热能获得低的制冷温度. 新吸收制冷循环也可以为其他形式热驱动深度制冷方法提供有益的参考.     

与建筑一体化太阳能双效集热器系统在夏季工作时对建筑负荷的影响

特别针对已提出的与建筑一体化太阳能双效集热器系统以自然循环方式工作的集热水模式, 建立了与建筑耦合计算的系统理论模型并进行了实验验证. 实验验证结果验证了该理论模型的正确性. 另外, 为了讨论该新型系统在夏季工作时对室内热环境的影响情况, 还特别针对一个依据一般实际建筑的结构和围护结构材料特点而设计的虚拟房间, 采用验证的理论模型, 模拟计算了该房间带新型集热模块和不带新型集热模块的冷负荷情况. 模拟结果得到, 在夏季工作时, 房间带新型集热模块时的全天冷负荷量比不带时要降低约1.02%. 尽管这个降低量不大, 但这个结果表明, 与建筑一体化太阳能双效集热器系统在夏季工作时不仅可以有效利用太阳能制热水, 而且不会遇到传统被动采暖系统在夏季要遇到的夏季过热问题, 更特别的是还能一定程度上改善室内热环境.     

局域表面等离激元增强荧光研究进展

金属表面增强荧光现象,即表面等离激元与荧光分子、原子、量子点等发光体系的相互作用,是许多应用研究的基础科学问题.近年来该领域在实验和理论方面都取得了很大的进展.研究表明,金属表面等离激元共振不仅能够增强分子的激发过程,也能强烈地调制分子荧光的发射过程,如影响发光的量子效率、弛豫寿命和发射方向等.通过设计微纳金属结构,局域表面等离激元可以有效地改变分子所处的介电局域电磁场环境,进而影响和调控荧光分子的自发辐射过程.实验研究从初始的集体平均性观测,目前已经发展至单纳米结构和单分子水平,从而克服了传统测量中的平均效应,并做到实验测量和理论模拟的有机结合,对揭示单个纳米颗粒层次上的光物理基本规律具有重要意义.本文主要介绍近期与局域表面等离激元增强荧光相关的重要研究进展,具体为表面增强荧光的发光强度、光发射角分布、荧光光谱、荧光弛豫寿命及偏振等方面.     

蓝牙无线通讯技术在供水工程监控系统中的开发

文章结合临猗防氟供水工程自动化监控系统的工程实际,提出将蓝牙无线通讯技术应用于供水自动化监测系统中的短距离数据通讯环节,实现供水自动化监控系统数据通信有线传输与无线传输的结合,具有灵活、方便、可靠性高、成本低廉等优点.文中设计了蓝牙设备在供水自动化监控系统中的局域点接入方案,并对其信号稳定性加以论证分析,研究了将蓝牙无线通讯技术应用于供水自动化监控系统的可行性和适用性.     

太阳能热发电

投资者和公用事业公司现在对太阳能热发电技术越来越感兴趣,这是一种难度远比光伏发电技术低的替代技术(光伏电池直接将太阳光转化成电能).今年2月,美国亚利桑那公共服务公司宣布(由西班牙太阳能发电开发商Abengoa Solar和Rhoenix公司共同投资组建),将在亚利桑那州建造一个280兆瓦的太阳能热发电项目.而目前世界上最大的太阳能(光伏电池)发电厂的生产规模只有20兆瓦.