太陽能熱利用原理與技術

第1章緒論1
1.1主要背景1
1.1.1全球能源發(fā)展概況1
1.1.2我國能源發(fā)展的新形勢2
1.1.3太陽能利用的特點4
1.1.4太陽能利用的途徑6
1.1.5太陽能利用的意義7
1.2太陽能熱利用技術進展7
1.2.1太陽能低溫熱利用關鍵技術7
1.2.2太陽能中溫熱利用關鍵技術8
1.2.3太陽能高溫熱發(fā)電關鍵技術9
1.2.4太陽能熱化學關鍵技術10
1.3我國太陽能熱利用發(fā)展狀況10
1.3.1我國太陽能資源10
1.3.2太陽能熱利用現(xiàn)狀11
1.4本書的內(nèi)容12
習題13

第2章太陽輻射14
2.1太陽14
2.1.1天球坐標14
2.1.2太陽位置方程16
2.1.3太陽常數(shù)與太陽光譜17
2.1.4太陽輻射分類19
2.2太陽輻射能的計算20
2.2.1大氣層外的太陽輻射21
2.2.2太陽輻射在地球大氣層中的衰減21
2.2.3地球表面上的太陽輻射24
2.2.4月平均日太陽輻射總量的計算26
2.2.5已知日輻射總量時估算小時輻射量29
2.3太陽輻射的測量30
2.3.1世界太陽輻射測量標準30
2.3.2太陽輻射測量儀器30
習題32

第3章太陽能工程聚光原理33
3.1物體表面的光輻射性質(zhì)33
3.1.1物體的輻射性質(zhì)33
3.1.2物體表面的光輻射性質(zhì)34
3.2太陽能聚光的基本原理35
3.2.1太陽能聚光方式簡介35
3.2.2太陽能聚光設計的主要概念36
3.3反射式聚光設計41
3.3.1槽形拋物面聚光41
3.3.2旋轉(zhuǎn)拋物面聚光44
3.3.3平面陣列反射47
3.4折射式聚光設計50
3.4.1菲涅爾透鏡的演化由來50
3.4.2菲涅爾透鏡的基本設計公式50
3.4.3太陽能工程用菲涅爾透鏡51
習題52

第4章太陽能工程的傳熱學原理53
4.1導熱53
4.1.1導熱所遵循的規(guī)律53
4.1.2單層平壁導熱54
4.1.3多層平壁導熱54
4.1.4圓筒壁導熱55
4.2對流換熱56
4.2.1對流與對流換熱的物理基礎56
4.2.2對流換熱問題的分類58
4.2.3對流換熱問題的求解58
4.2.4管內(nèi)對流換熱59
4.2.5單根圓管橫向繞流換熱61
4.2.6平板夾層有限空間自然對流換熱62
4.2.7平板外掠受迫對流換熱64
4.2.8堆積床中的對流換熱64
4.3輻射換熱65
4.3.1熱輻射的基本概念65
4.3.2黑體、黑體輻射的基本定律66
4.3.3實際物體的輻射特性70
4.3.4灰體表面間的輻射換熱73
4.3.5天空輻射75
4.3.6輻射換熱系數(shù)76
習題76

第5章太陽能集熱器77
5.1概述77
5.2平板集熱器77
5.2.1基本構(gòu)造和工作原理77
5.2.2透明蓋板-吸熱板系統(tǒng)的性能79
5.2.3集熱器熱損失系數(shù)84
5.2.4平板集熱器效率86
5.2.5光譜選擇性表面94
5.3真空管集熱器99
5.3.1全玻璃真空集熱管的能量方程99
5.3.2投射到真空集熱管上的入射太陽輻射總能量100
5.3.3單根集熱管的熱損失系數(shù)101
5.3.4集熱管的有用能量收益102
5.3.5玻璃真空管集熱器的效率方程102
5.4空氣集熱器103
5.4.1概述103
5.4.2空氣集熱器的類型104
5.4.3太陽能空氣集熱器設計與性能分析107
5.5聚光集熱器111
5.5.1點聚焦集熱的傳熱分析111
5.5.2線聚焦集熱的傳熱分析112
5.6光伏-光熱（PV/T）集熱器115
5.6.1概述115
5.6.2PV/T系統(tǒng)分類115
5.6.3PV/T系統(tǒng)的傳熱分析116
5.7集熱器的性能試驗118
5.7.1熱性能測試118
5.7.2集熱器時間常數(shù)測試120
5.7.3質(zhì)量測試120
習題122

第6章太陽能熱水系統(tǒng)124
6.1太陽能熱水系統(tǒng)分類124
6.2自然循環(huán)系統(tǒng)125
6.3直流式系統(tǒng)128
6.4強制循環(huán)系統(tǒng)130
6.4.1直接強制循環(huán)式系統(tǒng)130
6.4.2間接強制循環(huán)式系統(tǒng)131
6.4.3太陽能熱水系統(tǒng)的控制133
6.5太陽能熱水系統(tǒng)設計135
6.5.1調(diào)查用戶基本情況135
6.5.2確定系統(tǒng)形式136
6.5.3確定集熱器類型138
6.5.4負荷計算139
6.5.5太陽能集熱系統(tǒng)設計140
6.5.6輔助熱源選型145
6.5.7管網(wǎng)設計146
6.5.8防凍148
習題150

第7章太陽能采暖系統(tǒng)151
7.1概述151
7.2采暖負荷估算152
7.2.1基本概念152
7.2.2采暖負荷計算153
7.3被動式采暖系統(tǒng)154
7.3.1被動式太陽房的基本類型154
7.3.2直接受益式154
7.3.3集熱蓄熱墻式156
7.3.4附加陽光間式158
7.3.5蓄熱屋頂式159
7.4主動式太陽能采暖系統(tǒng)160
7.4.1液體太陽能采暖系統(tǒng)161
7.4.2空氣太陽能采暖系統(tǒng)164
7.4.3太陽能熱泵系統(tǒng)165
7.4.4控制系統(tǒng)168
習題171

第8章太陽能制冷172
8.1概述172
8.1.1制冷的基本概念及分類172
8.1.2太陽能制冷系統(tǒng)的類型173
8.2太陽能吸收式制冷173
8.2.1吸收式制冷原理174
8.2.2吸收式制冷的性能指標175
8.2.3溴化鋰吸收式制冷176
8.2.4氨-水吸收式制冷182
8.2.5太陽能吸收式制冷系統(tǒng)185
8.3太陽能吸附式制冷185
8.3.1太陽能吸附式制冷原理186
8.3.2基本型吸附式制冷循環(huán)187
8.3.3連續(xù)回熱型吸附式制冷循環(huán)188
8.4太陽能蒸氣噴射式制冷189
8.4.1蒸氣噴射式制冷原理189
8.4.2太陽能蒸氣噴射式制冷的工作原理190
8.5太陽能除濕式空調(diào)191
8.5.1除濕式空調(diào)系統(tǒng)的特點191
8.5.2固體干燥劑除濕192
8.5.3液體干燥劑除濕194
8.5.4太陽能除濕式空調(diào)系統(tǒng)的工作原理196
8.6太陽能蒸氣壓縮式制冷197
8.6.1蒸氣壓縮式制冷循環(huán)原理197
8.6.2太陽能熱機198
8.6.3太陽能熱機驅(qū)動蒸氣壓縮式制冷循環(huán)199
習題200

第9章太陽能熱發(fā)電的熱力學基礎201
9.1太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)概述201
9.1.1太陽能發(fā)電技術類型201
9.1.2太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換的特點202
9.2熱力學基本概念203
9.3能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的熱力學分析方法206
9.3.1概述206
9.3.2熱力學第一定律分析方法——熱效率207
9.3.3熱力學第二定律分析方法——熵分析法208
9.3.4熱力學第二定律分析方法——燦用效率209
9.4太陽能熱發(fā)電相關的主要熱力循環(huán)210
9.4.1概述210
9.4.2朗肯循環(huán)211
9.4.3有機朗肯循環(huán)215
9.4.4布雷頓循環(huán)219
9.4.5斯特林循環(huán)222
9.4.6聯(lián)合循環(huán)225
9.5太陽能熱發(fā)電循環(huán)的熱力學優(yōu)化分析227
習題228

第10章太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)230
10.1太陽能熱發(fā)電基本組成230
10.2槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)232
10.2.1系統(tǒng)工作原理232
10.2.2主要裝置232
10.2.3典型槽式太陽能熱發(fā)電站介紹238
10.3塔式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)242
10.3.1系統(tǒng)工作原理242
10.3.2主要裝置244
10.3.3典型塔式太陽能熱動力發(fā)電站介紹250
10.4碟式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)254
10.4.1系統(tǒng)工作原理254
10.4.2主要裝置255
10.4.3典型碟式太陽能熱發(fā)電站介紹261
10.5集成式太陽能發(fā)電系統(tǒng)263
10.5.1概述263
10.5.2太陽能與燃煤互補發(fā)電系統(tǒng)263
10.5.3太陽能與燃氣聯(lián)合的發(fā)電系統(tǒng)265
10.5.4利用太陽能重整化石燃料的集成系統(tǒng)266
10.5.5太陽能與地熱混合發(fā)電系統(tǒng)268
10.6太陽能發(fā)電系統(tǒng)設計方法269
10.6.1總體規(guī)劃269
10.6.2太陽能電站概念設計271
10.7太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的技術經(jīng)濟分析277
10.7.1技術經(jīng)濟分析的任務與步驟277
10.7.2太陽能熱發(fā)電工程技術經(jīng)濟分析特點278
10.7.3經(jīng)濟分析方法279
習題281

第11章太陽能工業(yè)熱過程、海水淡化及化學應用282
11.1太陽能工業(yè)熱過程282
11.1.1工業(yè)熱過程特征282
11.1.2空氣和水系統(tǒng)284
11.1.3太陽能蒸汽發(fā)生系統(tǒng)285
11.2太陽能海水淡化技術287
11.2.1概述287
11.2.2直接集熱系統(tǒng)289
11.2.3間接集熱系統(tǒng)291
11.3太陽能熱化學應用296
11.3.1概述296
11.3.2太陽能熱化學過程的熱力學分析298
11.3.3太陽能熱化學技術應用300
11.3.4太陽能制氫技術前景展望303
習題304

第12章太陽能熱儲存305
12.1概述305
12.2太陽能熱儲存分類及技術特點306
12.3顯熱儲存307
12.3.1顯熱儲存原理307
12.3.2液體顯熱儲存308
12.3.3固體顯熱儲存309
12.4潛熱儲存312
12.4.1潛熱儲存原理313
12.4.2潛熱儲存的特點313
12.4.3潛熱儲熱材料的選擇314
12.4.4潛熱儲熱材料的應用316
12.5化學儲熱317
12.5.1可逆化學反應熱儲存原理318
12.5.2可逆化學反應熱儲存的特點319
12.5.3可逆熱化學反應的選擇319
12.6太陽能熱儲存的經(jīng)濟性321
習題321

參考文獻322