第8期

２０11年8月

文章编号：１００１-3997（２０11）08-0001-03

机械设计与制造

ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ

1

1引言

太阳能是一种取之不尽、用之不竭的洁净能源，是可提供地球的稳定能源之一。人类利用太阳能淡化海水已经有很长历史。早在1862年，Lavoisier就使用安装在支架上的大型玻璃透镜，将太阳光聚焦在长颈瓶中进行太阳能蒸馏。1928年报道了Pasteur用球面反射镜聚光进行太阳能蒸馏的试验。近年来，对太阳能蒸馏的研究有了新的发展。

比如，Tiwari在1982年通过实验研究了用平板型太阳能集太阳能热发电的概念于热器与盘式太阳能蒸馏器相结合的装置。

19世纪提出，它主要是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环进行发电。从20世纪80年代，美国、西班牙、意大利等国相继建立起不同形式的示范装置，有力地促进了热发电技术的发展。

但是，将太阳能海水淡化与热力发电相结合的技术并不多见。在调查研究的基础之上，提出了一种新型太阳能海水淡化与重点介绍了透平机中缩放喷发电系统，设计了一种反动透平机。嘴的设计过程，给出了理论发电量和淡水率计算公式。并通过实验证明了系统原理的可行性。

＊来稿日期：2010-10-12＊基金项目：江苏大学基金（09JDG069）

设计与计算

太阳能海水淡化与发电系统的设计与研究*

刘仍绍招玉春戈晓岚焦战方（江苏大学机械工程学院，镇江212013）

Designandresearchondesalinatingofseawaterandelectricitygeneratingsystemwithsolarenergy

LIUReng-shao，ZHAOYu-chun，GEXiao-lan，JIAOZhan-fang

（SchoolofMechanicalEngineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China）

【摘要】提出了一种利用太阳能作为供热源同步进行海水淡化与热发电的新系统，并对系统原理

进行了介绍。根据等熵均相平衡理论和两相流理论给出了两相流喷嘴的设计过程，分析得出了理论淡水率和发电量的计算方法。经理论分析得出，海水的焓降转化成系统的电能和海水的动能，因此应尽量减少海试验发现实际淡水率略高于理论值，而实际发电量较少。最后针对理论发水那部分的动能来提高发电量。

电量和实际发电量的之间的差别给出了简单分析，其中海水未充分膨胀是发电量低的最主要原因。

关键词：太阳能；透平机；海水淡化；缩放喷嘴

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Anewsystemcombiningdesalinationandpowergenerationwithsoalrenergyispresentedandtheprincipleofthenewsystemisintroduced.Thedesignprocessontwophasenozzleisshowdbasedon

theIsentropicHomogenousEquilibriumtheoryandtwo-phasetheory，andacaculatedmethodontheoretictransformedintoelectricandkineticenergy，whichshouldbereducedultimatelytoincreasegeneratedenergy.Accordingtotheexperimentitisfoundthattheactualfreshwaterrateisalittlehigherthanthetheoretical

freshwaterrateandgeneratedenergyisobtained.Throughtheoreticalanalysis，theenthalpydropofbrineis

value，meanwhiletheactualgeneratedenergyismuchlower.Atlast，asimpleanalysisismadeonthediffer－sionofthebrineinnozzleisthemainreasontocausethelowergeneratedenergyofthesystem.

Keywords：Solarenergy；Turbine；Desalinationofseawater；Convergent-divergentnozzle

文献标识码：A

冷凝器冷水入口冷水出口真空室

真空泵

空气

encebetweenthetheoreticalgeneratedenergyandactualvalue,whichitisfoundthattheinsufficientexpan－

中图分类号：TH16，TM615

水蒸汽

发电机

354

1太阳能集热2冷海水器或太阳池热海水

海水池淡水池

海水滴

透平机

图1系统原理图

Fig.1Theprincipleofthesystem

2太阳能海水淡化与发电系统的原理

系统以太阳能集热器或者太阳池作为低温供热源。系统运行之前用真空泵将真空室中的空气抽出，以保持真空室低压状态。加热后的海水（100℃以下）在大气压作用下进入真空室内，并通过透平机中空转轴进入安装在水平转臂上的一对缩放喷嘴内，随着压强和温度的降低，热海水在喷嘴内出现闪蒸，以汽液混合高速喷出的流体对两个喷嘴产生一物形式高速喷出。与此同时，