耦合太空辐射制冷的太阳能海水淡化方法研究

In this research, considering the characteristics of low efficiency of the wick-type solar still, a seawater desalination system, coupling the technologies of nocturnal radiation cooling concept and wick-type solar till，is designed and studied with the theoretical and experimental methods.The main research work is listed as follows: the flowing field of steam in the chamber of the solar still is simulated via Computational Fluid Dynamics (CFD) software, then the effect of steam on the long wave radiation flux density is analyzed by the RW band model; the phase change process of the latent heat storage material is simulated, the temperature field and liquid volume fraction of the junction of heat storage material and solar sill are analyzed, the best matching parameters of heat storage material and solar still is determined; according to theory analysis results, the test unit is designed and built, the influence on the performance of meteorological parameter and seawater is investigated. The research is expected to reveals the mechanism of the influence of steam at the microscopic level on the long wav radiation, and build mathematical model of the seawater desalination plant. Implementation of the project may improve on the existing seawater desalination technology, lay a foundation both in theory and technique for the application of the seawater desalination powered with nocturnal radiation cooling, and have important theoretical and actual value.

本项目结合太空辐射制冷技术与芯型太阳能蒸馏器技术，针对芯型太阳能蒸馏装置效率较低的特点，设计耦合太空辐射制冷的太阳能海水淡化装置，围绕耦合装置开展基础理论研究和试验研究。主要内容包括：通过计算流体力学方法模拟太阳能蒸馏器腔体内水蒸汽流场，利用RW 带模式方法，分析水蒸汽对长波辐射通量密度的影响；模拟蓄热材料的相变过程，分析其与太阳能蒸馏器结合处的温度场、液相体积分数，确定相变蓄热材料与太阳能蒸馏器的最佳匹配；根据理论分析结果，优选芯体和盖板材料，设计并加工试验装置，考察气象数据和原料水物性参数对装置性能的影响。项目预期将揭示微观尺度内水蒸汽对长波辐射影响的机理，建立耦合海水淡化装置的数学模型。本项目的实施将丰富现有的海水淡化方法，为太空辐射制冷海水淡化技术的应用奠定理论和技术基础，具有重要的理论意义和实际应用价值。

本项目以传统芯型太阳能蒸馏器为研究基础，针对其效率较低的特点，将太空辐射制冷技术、相变蓄热技术与传统芯型太阳能蒸馏器结合，设计耦合太空辐射制冷的太阳能海水淡化装置，并围绕耦合装置开展了基础理论研究和试验研究。项目主要研究内容包括以下三个部分：（1）采用计算流体力学方法模拟太阳能蒸馏器腔体内水蒸汽流场，在此基础上利用RW带模式方法，分析蒸馏器内的水蒸汽对长波辐射通量密度的影响；（2）模拟蓄热材料的相变过程，分析其与太阳能蒸馏器结合处的温度场、液相体积分数，确定相变蓄热材料与太阳能蒸馏器的最佳匹配；（3）根据理论分析结果，优选芯体和盖板材料，设计并加工试验装置，考察气象数据和原料水物性参数对装置性能的影响。通过项目的研究，揭示了微观尺度内水蒸汽对长波辐射的影响机理，建立了耦合海水淡化装置的数学，开展了耦合海水淡化装置的试验研究。本项目的实施能够丰富现有可再生能源海水淡化方法，同时为太空辐射制冷技术在海水淡化领域的应用奠定了理论和技术基础，具有重要的理论意义和实际应用价值。