太阳能热利用原理与技术

第1章绪论1
1.1主要背景1
1.1.1全球能源发展概况1
1.1.2我国能源发展的新形势2
1.1.3太阳能利用的特点4
1.1.4太阳能利用的途径6
1.1.5太阳能利用的意义7
1.2太阳能热利用技术进展7
1.2.1太阳能低温热利用关键技术7
1.2.2太阳能中温热利用关键技术8
1.2.3太阳能高温热发电关键技术9
1.2.4太阳能热化学关键技术10
1.3我国太阳能热利用发展状况10
1.3.1我国太阳能资源10
1.3.2太阳能热利用现状11
1.4本书的内容12
习题13

第2章太阳辐射14
2.1太阳14
2.1.1天球坐标14
2.1.2太阳位置方程16
2.1.3太阳常数与太阳光谱17
2.1.4太阳辐射分类19
2.2太阳辐射能的计算20
2.2.1大气层外的太阳辐射21
2.2.2太阳辐射在地球大气层中的衰减21
2.2.3地球表面上的太阳辐射24
2.2.4月平均日太阳辐射总量的计算26
2.2.5已知日辐射总量时估算小时辐射量29
2.3太阳辐射的测量30
2.3.1世界太阳辐射测量标准30
2.3.2太阳辐射测量仪器30
习题32

第3章太阳能工程聚光原理33
3.1物体表面的光辐射性质33
3.1.1物体的辐射性质33
3.1.2物体表面的光辐射性质34
3.2太阳能聚光的基本原理35
3.2.1太阳能聚光方式简介35
3.2.2太阳能聚光设计的主要概念36
3.3反射式聚光设计41
3.3.1槽形抛物面聚光41
3.3.2旋转抛物面聚光44
3.3.3平面阵列反射47
3.4折射式聚光设计50
3.4.1菲涅尔透镜的演化由来50
3.4.2菲涅尔透镜的基本设计公式50
3.4.3太阳能工程用菲涅尔透镜51
习题52

第4章太阳能工程的传热学原理53
4.1导热53
4.1.1导热所遵循的规律53
4.1.2单层平壁导热54
4.1.3多层平壁导热54
4.1.4圆筒壁导热55
4.2对流换热56
4.2.1对流与对流换热的物理基础56
4.2.2对流换热问题的分类58
4.2.3对流换热问题的求解58
4.2.4管内对流换热59
4.2.5单根圆管横向绕流换热61
4.2.6平板夹层有限空间自然对流换热62
4.2.7平板外掠受迫对流换热64
4.2.8堆积床中的对流换热64
4.3辐射换热65
4.3.1热辐射的基本概念65
4.3.2黑体、黑体辐射的基本定律66
4.3.3实际物体的辐射特性70
4.3.4灰体表面间的辐射换热73
4.3.5天空辐射75
4.3.6辐射换热系数76
习题76

第5章太阳能集热器77
5.1概述77
5.2平板集热器77
5.2.1基本构造和工作原理77
5.2.2透明盖板-吸热板系统的性能79
5.2.3集热器热损失系数84
5.2.4平板集热器效率86
5.2.5光谱选择性表面94
5.3真空管集热器99
5.3.1全玻璃真空集热管的能量方程99
5.3.2投射到真空集热管上的入射太阳辐射总能量100
5.3.3单根集热管的热损失系数101
5.3.4集热管的有用能量收益102
5.3.5玻璃真空管集热器的效率方程102
5.4空气集热器103
5.4.1概述103
5.4.2空气集热器的类型104
5.4.3太阳能空气集热器设计与性能分析107
5.5聚光集热器111
5.5.1点聚焦集热的传热分析111
5.5.2线聚焦集热的传热分析112
5.6光伏-光热（PV/T）集热器115
5.6.1概述115
5.6.2PV/T系统分类115
5.6.3PV/T系统的传热分析116
5.7集热器的性能试验118
5.7.1热性能测试118
5.7.2集热器时间常数测试120
5.7.3质量测试120
习题122

第6章太阳能热水系统124
6.1太阳能热水系统分类124
6.2自然循环系统125
6.3直流式系统128
6.4强制循环系统130
6.4.1直接强制循环式系统130
6.4.2间接强制循环式系统131
6.4.3太阳能热水系统的控制133
6.5太阳能热水系统设计135
6.5.1调查用户基本情况135
6.5.2确定系统形式136
6.5.3确定集热器类型138
6.5.4负荷计算139
6.5.5太阳能集热系统设计140
6.5.6辅助热源选型145
6.5.7管网设计146
6.5.8防冻148
习题150

第7章太阳能采暖系统151
7.1概述151
7.2采暖负荷估算152
7.2.1基本概念152
7.2.2采暖负荷计算153
7.3被动式采暖系统154
7.3.1被动式太阳房的基本类型154
7.3.2直接受益式154
7.3.3集热蓄热墙式156
7.3.4附加阳光间式158
7.3.5蓄热屋顶式159
7.4主动式太阳能采暖系统160
7.4.1液体太阳能采暖系统161
7.4.2空气太阳能采暖系统164
7.4.3太阳能热泵系统165
7.4.4控制系统168
习题171

第8章太阳能制冷172
8.1概述172
8.1.1制冷的基本概念及分类172
8.1.2太阳能制冷系统的类型173
8.2太阳能吸收式制冷173
8.2.1吸收式制冷原理174
8.2.2吸收式制冷的性能指标175
8.2.3溴化锂吸收式制冷176
8.2.4氨-水吸收式制冷182
8.2.5太阳能吸收式制冷系统185
8.3太阳能吸附式制冷185
8.3.1太阳能吸附式制冷原理186
8.3.2基本型吸附式制冷循环187
8.3.3连续回热型吸附式制冷循环188
8.4太阳能蒸气喷射式制冷189
8.4.1蒸气喷射式制冷原理189
8.4.2太阳能蒸气喷射式制冷的工作原理190
8.5太阳能除湿式空调191
8.5.1除湿式空调系统的特点191
8.5.2固体干燥剂除湿192
8.5.3液体干燥剂除湿194
8.5.4太阳能除湿式空调系统的工作原理196
8.6太阳能蒸气压缩式制冷197
8.6.1蒸气压缩式制冷循环原理197
8.6.2太阳能热机198
8.6.3太阳能热机驱动蒸气压缩式制冷循环199
习题200

第9章太阳能热发电的热力学基础201
9.1太阳能热发电系统概述201
9.1.1太阳能发电技术类型201
9.1.2太阳能热发电系统能量转换的特点202
9.2热力学基本概念203
9.3能量转换系统的热力学分析方法206
9.3.1概述206
9.3.2热力学第一定律分析方法——热效率207
9.3.3热力学第二定律分析方法——熵分析法208
9.3.4热力学第二定律分析方法——灿用效率209
9.4太阳能热发电相关的主要热力循环210
9.4.1概述210
9.4.2朗肯循环211
9.4.3有机朗肯循环215
9.4.4布雷顿循环219
9.4.5斯特林循环222
9.4.6联合循环225
9.5太阳能热发电循环的热力学优化分析227
习题228

第10章太阳能热发电系统230
10.1太阳能热发电基本组成230
10.2槽式太阳能热发电系统232
10.2.1系统工作原理232
10.2.2主要装置232
10.2.3典型槽式太阳能热发电站介绍238
10.3塔式太阳能热发电系统242
10.3.1系统工作原理242
10.3.2主要装置244
10.3.3典型塔式太阳能热动力发电站介绍250
10.4碟式太阳能热发电系统254
10.4.1系统工作原理254
10.4.2主要装置255
10.4.3典型碟式太阳能热发电站介绍261
10.5集成式太阳能发电系统263
10.5.1概述263
10.5.2太阳能与燃煤互补发电系统263
10.5.3太阳能与燃气联合的发电系统265
10.5.4利用太阳能重整化石燃料的集成系统266
10.5.5太阳能与地热混合发电系统268
10.6太阳能发电系统设计方法269
10.6.1总体规划269
10.6.2太阳能电站概念设计271
10.7太阳能热发电系统的技术经济分析277
10.7.1技术经济分析的任务与步骤277
10.7.2太阳能热发电工程技术经济分析特点278
10.7.3经济分析方法279
习题281

第11章太阳能工业热过程、海水淡化及化学应用282
11.1太阳能工业热过程282
11.1.1工业热过程特征282
11.1.2空气和水系统284
11.1.3太阳能蒸汽发生系统285
11.2太阳能海水淡化技术287
11.2.1概述287
11.2.2直接集热系统289
11.2.3间接集热系统291
11.3太阳能热化学应用296
11.3.1概述296
11.3.2太阳能热化学过程的热力学分析298
11.3.3太阳能热化学技术应用300
11.3.4太阳能制氢技术前景展望303
习题304

第12章太阳能热储存305
12.1概述305
12.2太阳能热储存分类及技术特点306
12.3显热储存307
12.3.1显热储存原理307
12.3.2液体显热储存308
12.3.3固体显热储存309
12.4潜热储存312
12.4.1潜热储存原理313
12.4.2潜热储存的特点313
12.4.3潜热储热材料的选择314
12.4.4潜热储热材料的应用316
12.5化学储热317
12.5.1可逆化学反应热储存原理318
12.5.2可逆化学反应热储存的特点319
12.5.3可逆热化学反应的选择319
12.6太阳能热储存的经济性321
习题321

参考文献322