太阳能应用中的热物理问题PDF电子书下载

第1章 太阳能应用中的热力学基础 1

1.1 热力学基础 1

1.1.1 热力学的基本定律 1

1.1.2 ？分析的基本理论与方法 5

1.2 太阳能应用中的基本热力学问题 10

1.2.1 太阳能应用的历史回顾 10

1.2.2 基本热力学问题的产生 13

1.2.3 光子气体的热力学参数及特点 17

1.2.4 光子气体热力学过程 22

1.3 可用于太阳能热动力系统的经典循环过程 26

1.4 太阳光能量转化的一般过程 37

参考文献 51

第2章 太阳能的量和质 52

2.1 对太阳光的认识历程 52

2.1.1 光量子 53

2.1.2 普朗克定律 55

2.1.3 斯特藩－玻尔兹曼定律 56

2.1.4 基尔霍夫定律 57

2.1.5 太阳光的量子表述 58

2.2 太阳辐射中的“能” 60

2.2.1 太阳能的总量 60

2.2.2 太阳辐射的频谱组成 64

2.3 太阳辐射中的“？” 67

2.3.1 基于能量分析方法的辐射？ 67

2.3.2 基于光量子分析法的辐射？ 72

参考文献 86

第3章 地表上太阳能的理想接收过程 88

3.1 地表上利用太阳辐射能的理想过程 88

3.1.1 太阳能利用的理想过程 88

3.1.2 理想太阳能集热系统 89

3.1.3 理想太阳能集热系统的最佳工作温度 91

3.2 理想太阳能集热系统的热力学完善性分析 95

3.2.1 太阳能系统热力学完善性的定义 95

3.2.2 太阳能集热器的完善性系数 97

3.2.3 典型太阳能集热器的完善性和？效率 99

3.3 太阳能聚光系统的特点及评价 102

3.3.1 太阳能聚光系统的光学参数 102

3.3.2 太阳能聚光系统聚光比的热力学极限 105

3.3.3 太阳能聚光系统对散射辐射的接收 109

3.3.4 太阳能聚光系统的理想集热温度 109

参考文献 111

第4章 太阳能热机的有限时间热力学 113

4.1 不可逆过程与功损 114

4.1.1 不可逆热机的功损失 114

4.1.2 不可逆过程的功损失 115

4.1.3 可用能利用程度的评价指标 119

4.2 内可逆热机与有限时间热力学 119

4.2.1 内可逆热机模型 120

4.2.2 Chambadal-Novikov热机 123

4.2.3 Curzon-Ahlborn热机 127

4.2.4 Stefan-Boltzmann热机 134

4.3 具有热漏和内部不可逆性热机的效率 137

4.4 多种因素影响下太阳能光－热－功转换的实际过程 141

4.5 地球作为一个热机系统的循环过程 147

参考文献 156

第5章 太阳能热功转换的热力学极限 158

5.1 单位太阳能集热器面积所能生产的最大功 158

5.1.1 太阳能集热器的得热方程 158

5.1.2 理想的太阳能聚光集热器的？系数 161

5.1.3 具有线性对流损失的太阳能聚光集热器优化 164

5.1.4 具有对流和辐射损失的太阳能聚光集热器优化 165

5.2 太阳能接收表面的选择性过程 167

5.2.1 光谱选择性吸收表面的效率极限 167

5.2.2 具有角度选择性吸收表面的效率极限 170

5.3 太阳能热动力系统的理论模型 175

5.3.1 太阳能动力系统的理论效率 178

5.3.2 聚光器对光－热－功系统效率的影响 181

5.3.3 Müser型太阳能热机的不可逆性分析 185

5.3.4 太阳能驱动的Curzon-Ahlborn热机的理论效率 187

5.4 太阳能转化的热力学极限 192

5.4.1 理想太阳能热机的能平衡和熵平衡 192

5.4.2 考虑辐射损失时的最佳运行温度 194

参考文献 196

第6章 太阳能热功转换系统的有限时间热力学 197

6.1 太阳能驱动的不可逆Braysson循环 197

6.2 太阳能斯特林机的有限时间热力学优化 201

6.3 太阳能水泵的热力学分析 205

6.4 理想塔式太阳能热动力系统的热力学分析 213

6.4.1 理想塔式太阳能热动力系统模型 214

6.4.2 接收器温度与内可逆热机效率的关系 218

6.4.3 最优内可逆热机的效率 220

6.4.4 最佳接收器温度 223

6.4.5 系统的？转化率 225

6.5 太阳能热动力系统的热经济学优化 226

6.5.1 热经济优化的一般方法 226

6.5.2 塔式太阳能电站的热经济优化示例 227

参考文献 236

第7章 太阳能海水淡化及制冷的有限时间热力学 238

7.1 太阳能集热器驱动的理想蒸馏过程 238

7.1.1 单效太阳能蒸馏理想过程 238

7.1.2 太阳能集热器直接供热的单效理想蒸馏过程 243

7.1.3 太阳能集热器发电供能的单效理想蒸馏过程 244

7.1.4 太阳能蒸馏的有限时间热力学过程 245

7.1.5 几种运行方式的比较 248

7.2 基于Müser热机的太阳能海水淡化的性能极限 250

7.2.1 海水淡化过程所需的最小功 251

7.2.2 Müser热机驱动的太阳能海水淡化系统 253

7.3 加湿除湿型海水淡化的最小功要求 255

7.3.1 理想单效加湿除湿过程的基本耗功过程 256

7.3.2 湿空气去湿过程所需要的最小功 256

7.3.3 海水淡化系统中去湿过程所需的最小功 260

7.3.4 蒸发过程所需要的最小功 264

7.3.5 太阳能加湿除湿海水淡化系统最大GOR 265

7.3.6 结论 268

7.4 太阳能驱动的理想吸收式制冷循环 269

7.4.1 太阳能制冷的理想化过程 269

7.4.2 考虑制冷机内部传热温差时的储能罐的最佳工作温度 270

7.4.3 不考虑制冷机内部传热温差时的最大COP 273

参考文献 275