文摘
各种研究改进提高了太阳能的效率。这些研究已经致力于太阳能集热器太阳能的结合。本文提出了使用各种形式的太阳能热或光伏能源。此外,光伏电能存储系统将它们转换为热能,增加太阳能温室的温度。我们调查的可能性提高温室的生产力仍然和延长太阳能蒸馏过夜。提出系统的热能产生的parabolic-cylindrical集中器,仍然一个温室,光伏太阳能电池板。生产下午14点到达110 L / m2由于各种热源组成的混合。它有更好的生产力比其他蒸馏器。蒸馏是延长晚上由于存储系统使用电池。生产18点18 L / m2是晚上24点减少到5 L / m2在黑暗中。积温减少的负面影响的物理参数在生产超过100 L / m2每一天。在晚上,生产达到16 L / m2晚上22点,这是一个优势相比其他蒸馏器。
1。介绍
的体积的增加污染破坏自然水循环,导致不同地区的干旱和缺水。缺水问题已经恶化在过去的几个世纪,由于粗心和大量消耗水。除了水资源短缺,能源供应是另一个挑战,妥善解决有更好的福利水平1]。因此,可再生能源的使用和开发集成系统是广泛讨论和分析来回答这些问题2,3]。海水淡化技术意味着产生水经济在农村和城市地区(4- - - - - -7]。研究提高太阳能海水淡化(SD)技术生产足够的水,可以减少水资源短缺。使用传统的太阳能系统,热利用机制的修改是蒸馏的合适的方法提高效率(8]。最常见的方法是太阳能蒸馏(9- - - - - -11]。许多研究已经完成例如;李等人。12用于膜蒸馏技术(MD)通过一个集成的系统利用太阳能热能。王等人。13)进行了一项实验研究的新设计海水蒸馏系统用于农业灌溉。Gopi et al。14)辐射能量用于可持续的海水淡化。Muraleedharan et al。15)积极使用太阳能蒸馏系统而设计的。这个修改系统的性能与传统的系统相比。Parsa et al。16]讨论了不同海拔对太阳能的效率的影响。第一个高度约3964 Tochal山的顶部,而第二个高度估计1171德黑兰城市。夫人et al。17]研究了回收热水冷却技术,包含凝结流动,因此它对真空MD站的效率的影响和其日常生产。赫亚兹et al。18]研究了间歇操作性能的影响DM。阿夫扎尔et al。19)给一个新系统开发从植物精油的生产。Alawee et al。20.- - - - - -22)增强太阳能蒸馏产生通过使用不同的方法在不同的几何图形。为了避免传统的蒸馏系统的缺点,al-Nimr和Qananba23引用另一个蒸馏配置,依赖于一个组合聚焦光学工程技术和纳米流体的光谱分裂PV / T方法。使用太阳能蒸馏(SD)技术,Bhardwaj et al。24]报道的总水生产各种表面凝结。Kiwan et al。25)提出了一个新的SD模型通过开发一个常规电厂的太阳能烟囱有能力生产蒸馏水和电能。Sharshir et al。26]研究了太阳能仍然(SS)集成在一个太阳能humidification-dehumidification (HDH)。CSS和SS水HDH热水生产和出口是37 L /天。Omara et al。27]分析了海水淡化系统使用威克斯,疏散太阳能热水器和太阳能。水效率比传统仍然增加了114%。田和赵28)研究的太阳能收集器和热能存储在太阳热能的应用程序。描述了三种不同类型的集中太阳能收集器和比较:定日镜场收藏家,平面抛物线收藏家和槽抛物线收藏家。材料用于高温热能存储系统进行了比较,并比较不同类别的热能存储系统提出了。熔盐的特性被认为是理想的材料高温蓄热器应用程序。Ayoub et al。29日]研究了SD系统仍与生产力。一个简单的修正案的形式介绍了慢慢旋转的鼓允许形成薄层的水蒸发快,不断更新。这个系统的性能与控制不了鼓。执行的系统是相当平均每日生产率增加200%。阿卜杜拉et al。30.]研究使用真空管太阳能蒸馏耦合到光伏系统。系统产生12 L / m2/天,给了一个效率超过60%,超过5 h在白天。Sampathkumar et al。31日)报道,许多传统和非传统蒸馏技术已经开发出来。生产与涂层的热导率和冷凝材料和铜具有良好的性能,因为它具有较高的热导率。Allouhi [32]研究了热电太阳能热电联产的发展过程和集成太阳能热电发电机的太阳热能收集器。这种集成提供热能和电能,这意味着一个好的控制太阳辐射。Dev和女子33研究混合太阳能的特点仍然(PV-T)。混合太阳能仍是一个太阳能的结合和平板收集器在glass-to-glass光伏模块集成。它已被观察到的性能优于非线性特征的线性特征。Kabeel et al。34)研究了不同类型的太阳能。结果表明,从太阳能获得最大产量仍然用一个斜率和锥体形状。秦et al。35)从理论上研究了太阳热能的来源对混合太阳能蒸馏。在另一项研究中,秦(36)提供了一个衡量城市原型的反照率。他们按顺序覆盖目标区域与一个不透明的白色太阳面具。他们同时测量入射辐射和反射辐射。其他数据在不同配方和不同条件最近处理Sharan et al。37),Alawee et al。38,39),艾萨et al。40),熊等。41],曼迪et al。42]。
在这项研究中,我们调查的可能性提高生产力和扩展夜间太阳能蒸馏使用混合太阳能仍然和减少的负面影响的天气因素对太阳能的生产。提出了混合动力仍是一个耦合系统之间的温室,一个抛物线cylindro集中器和一个自治与热光伏发电机电气转换器。这些不同的来源是温度发电机用于太阳能的水蒸发。
2。系统描述
图1演示了一个太阳能仍然结合光伏发电机和一个抛物线cylindro-parabolic集中器有一个混合系统(42]。这个系统的操作是基于被动太阳能热能的转换通过cylindro-parabolic集中器和一个独立光伏系统。后者供应转换器从电能到热能。
电池储存电能并保持系统运行,在太阳光较弱的时候。生产力和运营时间确定系统的规模和成本。混合动力系统可以运行在额外的小时的日落由于光伏发电的自主权。
3所示。数学模型
3.1。假设
计算的能量平衡,提出了以下几点:(我)液体是不可压缩的(2)抛物线是对称的(3)环境温度是均匀的(iv)红外辐射的玻璃是不透明的(v)流是一维的(vi)时间吸收器和玻璃的厚度的变化可以忽略不计(七)交换传导的吸收剂和玻璃是可以忽略的(八)阴影的影响吸收管的镜子是可以忽略不计(第九)太阳能吸收器的通量是统一的
3.2。Cylindro-Parabolic集中器
3.2.1之上。流体的能量平衡
液体的能量平衡在吸收器中移动(43]
由流体的热量回收 在这一期间是
的热量进出长度的元素是
横坐标z的偏导数
在部门替换之后,我们得到了
初始条件和边界条件
3.2.2。吸收器和玻璃之间的信封
开放区域的力量吸收单位写如下:
替换后,我们得到以下表达式:
初始条件是
3.2.3。玻璃信封和环境之间的关系
量之间的外部加热玻璃和周围的环境。
初始条件如下:
3.3。温室蒸馏器
图1(乙方)说明了不同热交流仍然发生在太阳。方程,它表达了热平衡的每一部分的仍然44》,写如下:(我)封面:(一)外: (b)内表面: (2)盐水: (一)在吸收剂托盘: (3)绝缘材料:
通过基地减少热损失,我们使用保温。内在的一面仍然收到吸收器的热损失和外外的一面释放热量通过辐射和对流,因此方程:(一)内表面: (b)外面的脸:
3.4。混合蒸馏器
3.5。估计消费
的力量的所有设备将安装必须确定单独的一部分,以及使用它们的平均持续时间(45]:
交流和直流设备
3.6。光伏发电机的尺寸
安装光伏组件的总数可以从以下表达式计算(46]:
模块连接在系列的数量计算如下:
模块并行连接的数量
3.7。自治
定义累加器的大小,必须考虑以下参数:
3.7.1。最大放电深度
这是允许的最大程度的放电电池断开之前监管机构。
3.7.2章。自治的日子
这是连续数天没有阳光。积累系统能够应对消费,不超过电池的最大放电深度(47]。
3.8。监管机构的分级
监管机构的主要目的是获取的最大电流流过安装。我们需要计算发电机产生的电流,负载电流消耗。这两个最大的电流将监管机构必须承受的操作:
确定强度负荷消耗的同时考虑所有的消费:
监管机构将不得不承受的最大的两个电流将用于其选举。
3.9。尺寸标注的转换器
定义一个逆变器的操作特征或直粱转换器:(我)额定功率(2)输入电压(3)额定输出电压(iv)工作频率(v)性能
交流负载要求的权力将被考虑,所以逆变器的额定功率略高于最高将被选中。
3.9.1。逆变器的力量的表达
3.10。尺寸标注的布线
在负载电缆,由于电压降会有损失。这些电阻损失必须满足以下两个条件的限制:(1)低压电工标准必须检查(2)能量损失必须小于一个预定义的数量
它的值可以计算使用以下表达式:
3.11。电能转换成热能
系统由光电网络产生电能给水加热电阻,将电能转换为热能。
4所示。结果与讨论
图2显示了潜热的时间变化在晚上。下午6点,潜热是最少的,因为温度高,但晚上24点,潜热是最高,因为温度最低。结果表明,温度影响潜热负。
数据3(一个)和3 (b)显示以下参数的时间变化:电池的数量和板的数量,分别。从18点到24点,一夜之间存储系统产生的温度。它指出,光伏元素数量的增加,由于夜间温度要求。
(一)
(b)
数据4(一)和4 (b)显示时间变化的热能和电力、分别。下午18点、热由于蓄热器和电能力很高。从18点到24点,他们是弱由于太阳辐射,这是零。
(一)
(b)
图5显示了产量随时间的变化。最大下午18点由于高热能产生的几种能源系统中。从18点到24点,生产减少24 h,因为电存储是筋疲力尽了。
图6显示水的比热的时空变化,挂在下午18点最大值,然后下降到最小值在24点,由于温度、低24点。
数据7(一)- - - - - -7 (c)显示时间变化的整体效率,内部效率和性能,分别挂在最大值在18点。这些设置略有减少18点至10点由于储存温度。从10点到24点,上面的物品迅速下降,当温度降低到最小值。
(一)
(b)
(c)
图8显示了电阻的变化将电能存储在电池转换成热能的一夜。一个68欧姆电阻保持蒸馏温度长达24小时。从6点到午夜,我们观察的进化在夜间蒸馏的成本。
图9显示时间和数量的蒸馏增加电池和太阳能电池板。此外,成本增加,由于存在大量的前两个参数。
图10显示水温的时空变化。下午18点,温度高是由于多个能源和热量积聚。从18点到24点,温度慢慢降低由于能量储存24点。
图11显示了产量随时间的变化。从12点至14点,生产达到100 L / m2,因为太阳辐射是强大。下午18点,生产近20 L / m2由于太阳辐射的缺失。从18点到24点,生产小于20 L / m2在夜间,由于系统的自治。
图12显示了时序变化的生产停止的操作中的图表所示的自治从18 h到19 h。然后,自治制度从19点到午夜开始运作,这就是为什么生产增长的平均价值16 L / m2。晚上23点,生产慢慢减少到0 L / m2在24点,存储的电能耗尽。
图13显示了随着时间的变化在生产以下蒸馏器:温室,混合,混合仍然耦合的中共,仍然和混合动力耦合中共和自治系统。后者比他人,提供了最有效的利用晚上蒸馏从18点到午夜。
5。验证
两个实验进行了耦合,这表明该方法有效地提高了太阳能蒸馏器的效率。Elbar和哈桑48尝试了光伏模块的耦合和相变材料与传统的集成太阳能水箱(CSS)。结果表明,PV的结合使用CSS产量增加9%。使用PV的相变极耦合还增加了日常效率11.7%。Fathy et al。49)实验研究了耦合抛物面集热器的性能与双斜率太阳能。结果表明,太阳仍然与抛物线收集器比传统太阳能仍然有更高的输出。淡水生产的太阳能仍然与抛物线收集器后约142.3%的海水深度在夏天20毫米。
6。结论
结合几个太阳能能源在一个系统中,它的提高和延长太阳能蒸馏。集中器的耦合或太阳能集热器和光伏能源产生强大的热能。它增加了火电的被动仍然并提高其效率。生产达到最大值100 L / m2从中午到下午14点,因为太阳辐射强。从16点至18点,生产减少到20 L / m2由于太阳光线弱。从18点到24点,生产仍然需要的平均值的自治系统。从18点至19点,时差是清晰可见生产图由于自治故障。从19点至24点,自治系统恢复操作和生产增加平均值。最后,混合,再加上中国共产党和一个自治系统,比另一个更高效的蒸馏器提出的各种研究。此外,它提供了一个利用蒸馏持续18点到24点。结果表明,耦合太阳能蒸馏不同热的来源有几个优点。例如,它可以提高生产率,减少气象因素对生产的影响,延长了生产时间的温室。的研究,发现热电气转换是一个必要的因素仍然可以提高生产力为混合太阳能蒸馏值的极大兴趣。
命名法
| : | 身体表面的指数(m2) |
| : | 名义上的电池容量(Wh或啊) |
| : | 材料的比热的指数(J·公斤1°C1) |
| : | 能源消耗的交流电(Wh) |
| : | 能源消耗的直流电(Wh) |
| : | 玻璃厚度(m) |
| : | 绝缘厚度(毫米) |
| : | 产生的电能(Wh) |
| : | 实际所需的能源系统(消费)(Wh) |
| : | 加速度(m·s2) |
| : | 全球辐射表面倾斜一个角度(千瓦时·米2) |
| : | 格拉晓夫数 |
| : | 额定电压(V)的模块 |
| : | 电流强度(A) |
| : | 太阳能照射(W·m2) |
| : | 发电机电流(A) |
| : | 并行分支的电流发生器(一个) |
| : | 玻璃(m的消光系数1) |
| : | 导线长度(米) |
| : | 汽化潜热(J·公斤1) |
| : | 质量(千克) |
| : | 质量流率(公斤·s1) |
| : | 凝析油的质量(公斤·s1) |
| : | 馏分油的质量流率(公斤·s1) |
| : | 分子量(g·摩尔1) |
| : | 的小时数的接触鼓模块(h) |
| : | 模块的数量被连接在并行分支 |
| : | 并行分支的发电机 |
| : | 每个分支模块系列的数量 |
| : | 喷淋压力 |
| : | 吸收的太阳能吸收器(W·m2) |
| : | 峰值功率(W) |
| : | 电池放电的最大深度 |
| : | 吸收的太阳能玻璃(W·m2) |
| : | 总体损耗系数(一般在0.65和0.9之间变化) |
| : | 太阳能被人体吸收的指数(W·米2) |
| : | 峰值功率模块(W·m2) |
| : | 电流通过导体(A) |
| : | 普朗特数 |
| : | 能量吸收水(W·m2) |
| : | 我们吸收的太阳能从热力学(W) |
| : | 本和水之间的热通量(W) |
| : | 的传导热通量损失坦克(W) |
| : | 通过对流热流损失透过玻璃向外(W) |
| : | 由传导热流损失(W) |
| : | 通过对流热通量之间的水和玻璃(W)的电影 |
| : | 数量的能量进入24小时后(W) |
| : | 热量用于蒸发每单位时间(有用的增益)(W) |
| : | 热通量之间的缩合水膜和玻璃(W) |
| : | 热量损失外(W) |
| : | 表明之间的热传递的能量吸收器管和玻璃信封(W) |
| : | 数量的内部热量在环形空间(W) |
| : | 量生产的水24小时后(W) |
| : | 热流损失的玻璃向外辐射(W) |
| : | 热流通过辐射之间的绝缘和外层(W) |
| : | 热通量辐射(W) |
| : | 热流通过对流交换和吸收器之间的流体(W) |
| : | 喷淋压力 |
| : | 欧姆电阻的导体(欧姆) |
| : | 导体横截面(毫米2) |
| : | 日常使用时间(小时) |
| : | 身体的温度指数(°C) |
| : | 名义上的电池电压(V) |
| : | 额定电压(V)的模块 |
| : | 管长度(毫米) |
| : | 吸收系数的传播 |
| : | 盆地的吸收系数 |
| : | 元素长度(毫米) |
| : | 发射的玻璃 |
| : | 水辐射率 |
| : | 材料的热导率指数(W·米1°C1) |
| : | 密度(公斤·米- - - - - -)3 |
| : | 由于反射透射系数 |
| : | 斯蒂芬玻尔兹曼常数(Wm2·K4) |
| : | 盐水的传输系数。 |
数据可用性
只有我们可以提供结果本文报道的其他研究人员。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。