基于传热传质分析的热局域化太阳能蒸汽发生系统优化研究进展

摘要

太阳能蒸汽发生系统能够利用太阳能局域加热水体产生蒸汽,在海水淡化和污水处理等领域具有较大的应用潜力.太阳能蒸汽发生系统主要包括光吸收系统和热局域化系统两大部分.由于能够实现低聚光下的高效太阳能光热蒸汽转化,且具有结构简单、成本低、蒸发效率高、易于推广应用等特点,太阳能蒸汽发生系统受到了广泛关注.近几年,越来越多的热局域化太阳能蒸汽发生系统被相继提出.然而由于能量损失和制备限制等原因,该类系统光-热-蒸汽转化效率还达不到100%.对于效率接近甚至大于100%系统的理论探索还比较匮乏,系统效率的提升仍有较大潜力.本文主要聚焦热局域化太阳能蒸汽发生系统,在总结前人工作的基础上,首先阐述了热局域化太阳能蒸汽发生系统的传热传质机理,然后从能量守恒的角度对转化效率的系统结构和外界环境依赖性进行了分析.相关机理的总结及能量分析的结果可以为系统结构优化、材料选取以及环境控制等提供参考.目前,太阳能蒸汽发生系统的大规模应用还存在较多问题,主要包括如何克服盐分在设备表面的沉积,以及蒸汽如何有效收集等.最后,对热局域化太阳能蒸汽发生系统未来的改进方向进行了展望.