热能与动力机械基础第2版 王中铮 主编 1 第七章 新能源与可再生能源利用新精品PPT课件
海南省考研能源与动力工程复习资料热能与动力工程基础知识点
海南省考研能源与动力工程复习资料热能与动力工程基础知识点热能与动力工程是能源工程领域的一个重要分支，涵盖了多个学科领域的知识点。
本文将介绍海南省考研能源与动力工程复习资料中与热能与动力工程基础相关的知识点。
一、热力学基础知识1. 热力学第一定律热力学第一定律，也称为能量守恒定律，表明能量可以转化形式，但不能创造或破坏。
它描述了能量的转化与传递过程，是热能与动力工程的基础。
2. 热力学第二定律热力学第二定律描述了自然界中能量转化的方向性，即热量只能自高温物体传递到低温物体。
它对于热能与动力工程中的循环过程和效率有着重要的指导作用。
3. 热力学循环热力学循环是热力学第一定律和第二定律在工程实际中的应用。
常见的热力学循环包括卡诺循环、布雷顿循环等，它们广泛应用于发电厂、汽车发动机等热能转化设备中。
二、热传导与传热1. 热传导热传导是指物质内不同部分之间由于温度差异而导致的热量传递现象。
热传导的特性与材料的导热性质密切相关，了解热传导的机理和计算方法对于热能设备的设计和优化至关重要。
2. 对流传热对流传热是指流体通过流动而引起的热量传递。
对流传热通常发生在液体和气体中，在热交换器、散热器等设备中具有重要应用。
3. 辐射传热辐射传热是指热量通过电磁波辐射的方式传递。
辐射传热是热力学中最基本的传热方式之一，广泛应用于太阳能利用、干燥设备等领域。
三、能源与动力系统1. 热力系统热力系统是利用燃料燃烧产生热能，通过热能转换装置将热能转化为机械能或电能的系统。
了解热力系统的组成、工作原理和优化方法对于提高能源利用效率具有重要意义。
2. 涡轮机械涡轮机械是能源与动力工程中常见的能量转换设备，包括蒸汽涡轮机、燃气轮机等。
它们通过流体的冲击和能量转移实现热能转化为机械能。
3. 发电系统发电系统是能源与动力工程中最重要的应用之一。
包括热电联供、水力发电、核能发电等多种形式，通过将热能或其他形式的能量转化为电能，满足社会对电力的需求。
《热能与动力机械基础(第3版)》 第3版-习题参考答案
COPH 5.95
1）压缩机进口处体积流量： qV,R 0.031468m3 /s
2）压缩机理论功率： P0 18.7kW
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第7章 新能源与可再生能源利用
7-5 取k=3.5W/(m2·K) , FR=0.9，可求得集热效率： ηc,ti=50=0.445 ， ηc,ti=100=0.235
热能与动力机械基础 第3版
第1～8章部分习题参考答案
第1章 导 论
1-5 为压缩过程,做功量为 W= -40 kJ 1-6 为放热过程, 热量是 QB=-390 kJ 1-7 轴端输出的功率为 L
Ws q（m h1 h2 ) 33.8 (2500 2300)kW 676.0kW
1-8 油泵所需功率为 P=267.07 kW
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q0=127.4 kJ/kg，qv= 1327.1 kJ/m3；
质量流量 体积流量
qm,R 0.1177kg/s qV,R 0.0113m3 /s
理论功率 理论制热量
P0 3.03kW k 18.03kW
理论制冷系数
COPL 0 4.95
理论制热系数 6-7
3-10 喷嘴出口高度ln 40.8mm ，可取为41mm 3-14 工况改变后通过喷嘴的流量将减少10.8％。
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第4章 热力发电与核电
4-13 凝结水混合后的比焓值
hwx6 358.93kJ/kg
4-14 汽轮发电机组的主要热经济指标：
汽耗量 D0 302.594t/h
全厂热效率 标准煤耗率
热能与动力机械基础绪论62页PPT
热能与动力机械基础绪论
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
热能与动力工程基础
热能与动力工程基础
第一章
能源利用与动力工程概述
煤炭 75%
1-1 能源概论
1. 一次能源与二次能源
一次能源：自然界中存在的天然能源 化石燃料、核燃料、太阳能、水力、风能、 地热、海洋能、生物质能等 而成的人工能源 电能、热水、蒸汽、压缩气、石油制品、 煤制品、酒精、氢气、沼气、合成燃料、
一次电 力 6%
3. 按工质流动方式分类 对叶轮机械，按流体在机器中的主要运动方向可分为： (1) 轴流式——流体的主要运动方向与旋转轴平行。 蒸汽轮机、燃机轮机、轴流式压气机等。 (2) 径流式——流体的主要运动方向为沿着旋转轴的直径方 向。如离心泵、离心式压缩机、向心透平等。 (3) 混流式——流体的主要运动方向与旋转轴成某一锐角。 如混流式压缩机、混流式透平等。
1-4 热能利用与环境保护
1. 4. 1 热能动力设备对环境的影响
1. 热污染及水污染 2. 大气污染
3. 噪声污染
4. 热能利用中的其他污染
1. 4. 2 环境保护的策略
⑴ 提高能源转换效率
⑵ 实现煤炭的清洁利用 ⑶ 新能源与可再生能源的开发和利用。 ⑷ 研发代用燃料及新的代用工质 ⑸ 改进技术实现低污染排放。 ⑹ 环境污染的综合防治。
二次能源：由一次能源直接或间接加工转换图1-1
石油 17%天然Biblioteka 2%中国一次能源消费结构
激光等。
2. 可再生能源与非再生能源
3. 常规能源与新能源 4. 清洁能源与非清洁能源
1-2 热能利用与动力工程
1. 2. 2 热能动力设备的分类
14.1热机(王红军)
⑶分类：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等
第十四章
内能的利用
第1节 热机
2、热机 蒸汽机火车 汽轮机
内燃柴油）在汽缸内部燃烧的热机。 冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端 运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
⑴汽油机：
⑵柴油机：
3、内燃机---⑴汽油机
①汽油机的构造：
火花塞 汽缸
进气门
排气门
活塞
连杆 曲轴
⑴汽油机
②工作过程----吸气冲程： 进气门打开，排气门 关闭。活塞由上端向 下端运动，汽油和空 气组成的燃料混合物 从进气门吸入汽缸。
汽 油 和 空 气
⑴汽油机
②工作过程----压缩冲程： 进气门和排气门都关闭 ，活塞向上运动，燃料 混合物被压缩，压强增 大，温度升高。
知识回顾
改变内能的方式有哪些？ 1、热传递 2、做功
第十四章
内能的利用
1、内能的利用
⑴内能的获得：
利用燃烧，将燃料的化学能转化为内能。
⑵内能的利用：
①利用内能（通过热传递）直接加热物体； ②利用内能（通过气体膨胀）对外做功。
2、热机
⑴原理：
将内能转化为机械能
⑵定义：
把内能转化机械能的机器，叫热机。
⑴汽油机
②工作过程----做功冲程： 在压缩冲程末尾，火花塞产 生电火花，使燃料猛烈燃烧
，产生高温高压的燃气，推
动活塞向下运动，并通过连
杆带动曲轴转动。
⑴汽油机
②工作过程----排气冲程：
燃 烧 后 的 废 气
进气门关闭，排气门 打开，活塞向上运动，
把废气排出汽缸。
3、内燃机---⑵柴油机
①柴油机的构造： 柴油机
能源工程与动力机械基础
Heat Engines
Friction
Hydro Wind
Mecha nical
❖ 热能是人类使用最广泛的一种能量形式，约 有85-90%的能量是转化为热能以后在加以利 用的。
❖ 在一次能源中，热能资源也占了大部分。
最主要的常规能源：化石燃料 新能源：太阳能、核能、地热能、海洋热能
非再生能源——燃料化学能
可再生能源：可不断再生 并有规律得到补充的能源。 如水能、生物质能、风能、 太阳能等。
非再生能源：短期内无法 恢复的能源。煤炭、石油、 天然气等。
非再生能源日益减少， 终会枯竭！！
❖ 能源分类之三：使用情况
常规能源：煤炭、石油、天然气、水能等。
新能源：太阳能、地热能、生物质能、风能、 海洋能、核聚变能等。
• 泵与风机
？
❖ 考察 ❖ 每人一个学术报告
报告 回答问题 提问
参考书籍：
1. 李汉炎，吴胜春，刘嘉智，陈滢编， 热工设备，
2. 王中铮编著，热能与动力机械基础， 机械工业出版社，2000年
3. 魏保太主编，能源工程，华中理工 大学出版社，1985
4. 李业发、杨廷柱编著，能源工程导 论，中国科学技术大学出版社， 1999
也可用吨标煤（tce）以及吨标油（toe）
Mbdoe： millions of barrels per day oil equivalent 日产石油百万桶当量
❖ 什么是能源？
所谓能源就是能够直接或经过转换而获取某种能量的自 然资源。
❖ 能源分类之一：来源
第一类：来自于太阳能，除太阳辐射 外，还包括：煤炭、石油、天然气、 生物质能、水能、海洋能
5. 王革华主编，新能源概论，2006年 8月
热能与动力工程概论第七章 新能源的利用技术
2.太阳能光热利用系统的主要设备
(1) 平板集热器 (2) 真空管太阳能集热器 (3) 聚焦型太阳能集热器
（1）平板集热器
•太阳能集热器是把太
阳辐射能转换成热能
的设备，它是太阳能
光热利用中的关键设
备。
•平板集热器是非聚光
类集热器中最简单且
应用最广的集热器。
22亿分之一
太阳总辐射能量：3.75×1026W 到达地球范围：173×104亿KW
100%
大气吸收： 40×104亿KW
反射回太空： 52×104亿KW
到达地球表面： 81×104亿KW
23%
30%
注：地球表面 = 陆地表面 + 海洋表面
47%
到达地球陆地表面： 17×104亿KW
是目前全世界一年内消耗的各种能源总量的3.5万多倍，植物吸收：0.015%，作为燃料和 食物的仅占0.002%；已利用的比重微乎其微。因此说，利用太阳能的潜力巨大，开发利 太阳能大有可为。
二、到达地球的太阳辐射能
太阳的总辐射功率约为3.75×1026W，但是，在地球 范围内，只有1.73×1017W的辐射功率到达地球大气 层上缘。进入地球大气层的太阳能，有47%到达地 球表面，其辐射功率为8.1×1016W。到达地球陆地 表面的约为1.7×1016W，相当于全世界目前一年总 能耗的3.5万倍以上。
一、太阳及太阳辐射能
▪ 太阳的能量以电磁波的形式向外辐射，它的辐射 波长范围从0.1nm以下的宇宙射线直至无线电波 的极大部分，人的肉眼所能感觉到的可见光（波 长从400～780μm），差不多占太阳辐射总能量 的一半。因此，人们把太阳辐射称为短波辐射。
热能与动力机械-教案-1-3章完整版
第一章导论
第二章锅炉结构及原理
图2-3工业蒸汽锅炉型号形式图2-4电站锅炉型号
形式
第二节燃料特性与热工计算
（四）燃料的性质
1、煤的基本性质、成分及发热量
2、生物质
3、燃料油
二、燃烧计算与热平衡计算
(一)燃烧基本计算
1、固体及液体燃料的理论空气量
2、实际空气量、过量空气系数和漏风系数
(二) 锅炉热平衡计算
第二章锅炉结构及原理
第二章锅炉结构及原理
第二章锅炉结构及原理
第三章涡轮机及喷气发动机
第三章涡轮机及喷气发动机
第三章涡轮机及喷气发动机。
热能与动力机械基础复习总结
热能与动力机械基础复习总结第一章1能量的类型？机械能，热能，化学能，电能，辐射能，核能。
2能源按其形成和来源分类？来自太阳的能量，来自地球本身的能量，来自太阳和月球等天体对地球引力所产生的能量。
3一次能源：自然界现已存在的，并可直接取得而不改变其基本形态的能源。
二次能源；有一次能源经过加工或转换而成的另一种形态的能源产品。
可再生能源：可以不断再生并有规律得到补充的能源。
非可再生能源：短期能无法再生的能源。
4能源利用需要关注两大问题？提高能源利用率，减少环境污染。
5拥的概念？处于某一状态下的热力系，可逆的变化到与周围环境相平衡时，可以转化为有用功的能量。
6热量储存的方式？显热储存，半潜热储存，潜热储存第二章1.名词解释：气缸工作容积、排量、压缩比、充气效率、爆燃、配气相位？气缸工作容积：一个气缸中活塞运动一个行程所扫过的容积。
排量：一台发动机全部气缸工作容积的总和。
压缩比：压缩前汽缸中气体的最大容积与压缩后的最小容积之比。
充气效率：发动机每一工作循环进入气缸的实际充量与进气状态下充满气缸工作容积的理论充量的比值。
爆燃：由于气体压力和温度过高，在燃烧室内离点燃中心较远处的末端可燃混合气自燃而造成的一种不正常燃烧。
配气相位：就是进、排气门的实际开闭时刻，通常用相对于上、下曲拐位置的曲轴转角的环形图来表示。
2.四冲程内燃机主要机构及系统？各有何功用？机体与气缸盖：机体是内燃机的骨架，各个零部件及系统都安装在机体上。
汽缸盖与活塞共同组成燃烧室。
曲柄连杆机构：活塞承受燃烧气体的压力，在气缸内作直线运动，通过连杆和曲轴转化为旋转运动，并将动力输出。
配气机构:定时开启和关闭进气门，排气门。
供给系统：将燃油和空气及时供入气缸，并将燃烧后的废气及时排出。
点火系统：在发动机各种工况和使用条件下，在气缸内适时、准确、可靠地产生电火花，一点燃混合气，使汽油发动机实现做功。
冷却系统：使发动机在所有工况下都保持在适当的温度范围内。
热能与动力机械基础复习题
热能与动力机械基础循环经济——是由“资源—产品—再生资源”所构成的物质反复流动的经济发展模式。
它要求在经济活动中以“3 R原则”作为行为准则：(1)减量化(Reduce)原则。
用较少的原料和能源投入来达到既定的生产或消费的目的。
(2)再使用（Reuse)原则。
产品和包装容器能以初始的形式被反复使用。
(3)再循环(Recycle)原则。
生产出来的物品在完成其使用功能后能重新变成可以利用的资源，而不是不可恢复的垃圾。
循环经济的特征——低开采、高利用、低排放，它是一种与环境和谐相处的经济发展模式。
通过循环经济，使资源的使用减量化、产品能反复使用和废弃物资源化，从而实现“最佳生产、最适消费、最少废弃”。
1．单位GDP（国内生产总值）能耗是指某一年或某一个时期，实现单位国民经济产值所平均消耗的能源数量。
单位GDP能耗即单位产值能耗，属于宏观经济领域的指标，其表达式为r﹦E/M式中，E—能源消耗量(指标准煤)；M—同期国民经济生产总值。
单位为吨标准煤/万元。
2．单位产品能耗是指每单位产品产量所消耗的能量，属于微观经济领域的指标。
它又分为单耗和综合能耗两种，可用一个式子来表达C﹦E p/A式中，A为产品产量；E p为产品能耗。
当E p是指某种能的消耗量时，C为单耗，如生产1kWh电的煤耗；如果E p是指生某种产品过程中所消耗的各种一次能源、二次能源的总消耗量，则C为综合能耗。
3．能源利用效率它为被有效利用的能量(或获得的能量)与消耗的能量(或投入的能量)之比。
它被用来考察用能的完善程度，其定义式为η﹦E e/E cη—为能源利用效率；E e—有效利用的能量；E c—消耗的能量。
(火用)效率我们可以广义地定义(火用)损失。
对于某一个系统或设备，投入或耗费的(火用)Ex i 与被利用或收益的(火用)Ex g之差，即为该系统或设备的(火用)损失Ex L，可表示为Ex L= Ex i﹣Ex g而被有效利用（或收益）的(火用)与投入（或耗费）的(火用)之比，则为该系统或设备的(火用)效率ηex，也称为有效能效率环境污染的防治1) 改善动力机械和热能利用的各种设备的结构，并研制新型高效装置。
热能动力机械基础知识点
学习必备欢迎下载⑵《热能动力机械基础》1．何谓能量？它通常有哪六种形式？所谓能量就是产生某种效果或变化的一种能力，它是为能源所拥有的。
机械能，热能，电能，核能，化学能，辐射能。
2．各种能量形式之间能否转换？最基本的能量形式是哪种？为什么？热能是最基本的能量形式，所有其他能量形式都能转化为热能3．解释：一次能源、二次能源、可再生能源、非再生能源、常规能源、新能源。
凡自然界存在的，并可直接取得热不改变其基本形态的能量称一次能源。
由一次能源经加工或转换而形成的另一种形态的能源产品称为二次能源。
可再生能源。
即可以不断再生并有规律的得到补充的能源，是取之不尽用之不竭的。
非可再生能源，经亿万年形成的，短期内无法再生的能源。
利用技术比较成熟且被大规模利用的能源，故称常规能源。
尚未被大规模利用，正在积极研究开发的能源称新能源。
5热能产生的途径是什么？热能能转换为机械能和电能吗？途径是什么？产生途径1.直接产生如地热能，海洋热能。
2.通过转换产生。
转换成机械能：如推动内燃机，汽轮机转换成电能：如热电发电6在热能利用方面，需要关注哪两大问题？1提高能源利用率。
2减少环境污染7何谓热力循环？何谓正循环，何谓逆循环？所谓热力循环：就是工质从某一热力状态起始，经过一系列变化后又回到原来初始状态的热力过程。
8热力学第一定律的实质是什么？试列出其数学表达式。
（普遍式、闭口系、开口系）热力过程中能量可以想换转换和转移但总能量保持不变。
普通式：Q=ΔE+W 闭口系：Q=ΔU+W开口系：Q=ΔU+ +qgΔz +W+ΔPV9热力学第二定律与热力学第一定律有什么不同？试举例说明热力学第二定律。
热力学第一定律表明能量传递和转移时，其数量守恒。
热力学第二定律指出一切自发过程都是不可逆的，阐述能量传递和转移的方向。
常温冰融化成水。
10试述能源有效利用的途径。
能源有效利用常用评价指标的定义及物理意义。
①减少转换次数和传递距离。
②按能量品位合理利用，尽可能防止高品位降级使用。
机械工程中的新能源技术与可再生能源利用
机械工程中的新能源技术与可再生能源利用随着社会的进步和环境保护意识的提高，新能源技术和可再生能源在机械工程领域中正变得越来越重要。
机械工程既是能源利用的主要领域，也是能源技术研发的重要推动者。
本文将探讨机械工程中的新能源技术以及可再生能源的利用。
一、风能发电技术风能作为广泛的可再生能源之一，已经在机械工程中得到了广泛应用。
风力发电通过风轮驱动发电机转子产生电能，不仅应用于电力供应系统，也用于机械设备的动力驱动。
风能发电技术的不断创新和进步，使得风力设备的效率提高，发电成本降低。
而机械工程师在设计和研发风力设备时，需要考虑风轮的结构设计、叶片材料的选择以及风能转化效率的提高等问题。
二、太阳能利用技术太阳能是一种无限持续、绿色环保的新能源，也是机械工程中新能源技术的重要应用之一。
太阳能利用技术主要包括太阳能光伏发电和太阳能热能利用。
光伏发电通过太阳能电池将光能转化为电能，已经广泛应用于农业、建筑和交通等领域。
而太阳能热能利用则通过太阳能集热器将光能转化为热能，用于供热、供暖和热水等方面。
三、生物质能利用技术生物质能利用技术是指利用植物和动物的有机可再生资源，如木材、废弃物和农作物残余物等进行能源转化。
机械工程中常见的生物质能利用技术包括生物质发电和生物质燃料生产等。
生物质发电通过将生物质燃烧产生的热能转化为电能，实现了对可再生能源的有效利用。
同时，生物质燃料的生产也在机械工程技术中起着重要作用，在能源产业中有着广阔的市场前景。
四、地热能利用技术地热能是指地球内部蕴藏的热能资源，通过井口开采和热泵等方式进行能源利用。
机械工程中的地热能利用技术主要包括地源热泵和地热发电。
地源热泵通过利用地下恒定的温度进行供暖和制冷，实现了能源的高效利用。
地热发电则通过利用地下高温的热能，驱动发电机转子产生电能。
地热能技术在机械工程中具有广泛的应用前景，可以有效解决能源供应和环境污染等问题。
五、水能利用技术水能作为可再生能源中的重要组成部分，在机械工程中具有广阔的应用前景。
热能与动力机械基础 绪论资料
三、热能的发生
热能发生途径：
直接产生——如地热能、海洋热能
通过能量形式转换产生——
化学能的转换：燃烧放热反应，生成CO2和水
电能转换：焦耳效应 辐射能转换：热辐射 核能转换：核裂变和核聚变中释放出大量的热 机械能的转换：摩擦生热
四、热能的特点
能量的转换：人类所用能源基本上都是由一次能源经一次或多次 转换而来。 汽轮机：化学能——蒸汽的热能——经汽轮机转换为机械能； 内燃机：化学能——燃气的热能——经活塞连杆机构转换为热能 。
c m gZ Wu pV Q E W U m 2
对流动系，有用功为轴功 Wu ，工质流入、 流出时的损失功为 pV 故 W Wu pV 令，H=（U+pV）定义为焓。则
•
1 c 2 m gZ Wu Q H m 2
3．电能：与电子的流动和积累有关的能。 特点：以静电场能或感应电场能的形式储存；以电流形传递 电能；能有效地转换为其它形式的能。
4．辐射能（电磁能）：物体以电磁波形式发射的能。
特点：以电磁射线形式表现； 根据电磁波的波长分为 γ 射线、x射线、热辐射、微波、毫 米射线、无线电波等。 热辐射——是原子振动而产生的电磁能，包括紫外线、可见 光射线、红外线等。 辐射强度与物质温度有关，并产生热效应——叫热辐射。
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第三节
能源的利用及评价
意义：非再生能源的有限性，以及能源利用率又 不高。能源是人类生存与发展的重要基础。 所以，有效地、有计划地利用能源是很重要， 为此对能源利用进行评价。 评价的目的，就是监督，并提高能源利用效率。
5．化学能：仅以贮存形式存在的能量形式。如燃料的化学能。
特点：与其它物质的原子和分子相结合时释放出来。
可再生能源考研专业课资料
可再生能源考研专业课资料随着全球能源需求的不断增加和环境问题的日益突出，可再生能源作为一种清洁、可持续的能源形式，得到了越来越多的关注和研究。
在考研专业课中，可再生能源是一个重要的学科领域，需要我们掌握相关的知识和理论。
本文将介绍一些可再生能源考研专业课资料，帮助考生更好地备战考试。
一、教材参考书1.《可再生能源概论》（第三版）：该教材是可再生能源专业的经典教材，全面介绍了可再生能源的基本概念、原理和技术应用。
适合考研学生全面了解可再生能源，并为后续专业课学习打下基础。
2.《可再生能源技术与应用》（第四版）：该教材围绕可再生能源的技术和应用进行了详细阐述，包括太阳能、风能、水能等方面的原理和设备应用。
对于专业课的深入学习非常有帮助。
3.《可再生能源综合利用技术》（第二版）：这本书主要介绍各种可再生能源的综合利用技术，如光伏发电与储能技术、风光互补发电技术等。
适合对于可再生能源综合利用感兴趣的考生。
二、专业期刊论文1.《可再生能源》：这是一本专门研究可再生能源领域的期刊，定期发表国内外可再生能源领域的科研成果、理论创新和实践经验。
阅读该期刊的论文，能够及时了解行业最新发展动态和前沿研究成果。
2.《可再生能源与可持续发展》：该期刊聚焦可再生能源与可持续发展领域的研究，发表了很多前沿论文和研究成果。
对于准备深入研究可持续发展的考生来说，是一本不可多得的参考资料。
三、学术会议和研讨会参加可再生能源领域的学术会议和研讨会，是了解最新研究进展、学术交流的重要途径。
通过与同行的交流和互动，可以拓宽视野、提高专业素养。
在会议上收集发表的论文和演讲的PPT资料，有助于更好地掌握可再生能源的前沿动态。
四、网络资源除了传统的教材和学术期刊外，网络资源也是获取可再生能源资料的重要途径。
以下列举了一些有价值的网站和数据库：1.国家能源局：该网站发布了大量有关可再生能源政策文件、行业动态和技术标准。
可以及时了解国家对可再生能源发展的政策导向和最新要求。
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在设计时经常使用如图7—4所示的集热器效率图来 选择集热器。
图7—4中的直线截距表示集热器可能得到的最大的 瞬时效率；直线的斜率表示集热器在实际运行过程 中的热损程度。
（3）绝热框体 它的作用是支撑固定盖板、吸热板，
并防止侧面、底部散热。
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插图7—1 平板集热器与连接水箱
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2．平板集热器的基本能量平衡方程 对于采光面积为 的平板集热器，其能量平衡方程为：
Ec(A )uLs
集热器效率 是衡量集热器性能的一个重要参数，
其定义为在任 c何一段时间内，有用能量与投射在集
热器面积上的太阳辐射能之比，即：
c u/(EA c)
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3．平板集热器太阳辐照度的工程计算 进行该项计算的方程为
EE bco is E dE
（1）入射角的计算 太阳入射角 i 是指被太阳照射 的表面的法线和太阳射线间的夹角。为了计算入射 角，必须知道太阳高度角（h，即地平面与太阳射 线的夹角)、太阳方位角( s ，即太阳射线和正南方 之间的夹角)、倾斜面的方位角（Φ，即倾斜面的法 向平面与正南方之间的夹角）以及倾斜面的倾角
3． 太阳高度角和日照时间
太阳高度角的定义为：太阳光线与地平面之间的 夹角，也简称为太阳高度。
日照时间就是从日出到日落的时间。不同纬度地 区的日照时间不同。
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4．地球表面的太阳辐射与大气质量
到达地面的太阳辐射实际上由两部分组成：一部 分是由太阳直接辐射而来的，叫做直射辐射；另一 部分由分子、灰尘、水滴等散射而来的叫做漫射辐 射。
太阳光线穿过大气层的路程直接影响到达地面的太 阳辐射。太阳辐射经历大气的路程常用大气质量来 表示。
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所谓大气质量就是太阳光线穿过地球大气的路程与 垂直方向上经历的大气路程之比，常用符号m表示。 并设在海平面上空垂直方向的m为1，如图7－1中
OP所示。在任意高度角θ时相应的大气质量m可近
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7.1.2 太阳辐射能的基本特性与集热器原理
（一）太阳辐射能的基本特性
1．太阳常数 地球除自转以外,还在一椭圆形轨道上绕太阳公转。 地球自转轴与其公转轨道平面法线成23°27ˊ的夹 角。
太阳与地球间的距离，在一年中随着季节的变化 而变化。
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（α ），如图7—3所示。
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图7—3 太阳入射角等示意图
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由此，任意取向的表面的太阳射线入射角 i 的普遍式 为
cio cso ss i s nic h n o co s s h s )(
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（2）太阳的直射辐照度 E b E b 的计算公式为：
EbEA/exB p/s(inh)
式中，E b 为表观太阳辐照度（W／m2)；B为大气衰
减系数，无因次。E A和B的值与月份有关。
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4．平板集热器效率计算 平板集热器中工作流体的温度范围为30～90℃，随 集热器的形式和用途而异。
对于具有双层盖板的平板集热器，其集热器效率按 定义可以表达为
似用下列公式计算
m1/sin
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图7－1 大气质量示意图
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（二）太阳能集热器原理
典型的集热器的型式有：平板型、聚焦型和真空 管型。
1．平板集热器的基本结构 如图7－2所示，平板集热器通常由三部分组成：
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图7－2 平板集热器
热器，每层盖板的透射率是0.87，铝吸热板的α ＝
0.9, E ＝800W／m2，t2 ＝10℃，t1 ＝50℃。试求 集热器的效率。
解 取K值为3.5 W／(m2•K) ，取 FR ＝0.9，由效率 计算式得
c 0 . 9 [ 0 . 8 0 . 8 7 0 . 9 7 3 . 5 ( 5 1 0 ) / 8 0 0 0 . 40 5
第七章 新能源与可再生能源利用
7.1 太阳能
7.2 风能 7.3 生物质能
7.4 地热能
7.5 水能
7.6 氢能与燃料电池
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7.1 太阳能
7.1.1 概述
从广义上说，地球上除了地热能、核能和潮汐能以 外的所有能源都来源于太阳能。 （一）太阳能的特点 1．数量巨大但却非常分散 2．时间长久但却不连续不稳定 3．清洁安全、免费使用但初投资高 （二）太阳能利用的方式 1．太阳能转换为热能 2．太阳能转换为电能 3．太阳能转换为化学能
1-透明盖板 2-吸热盖板 3-绝热框体
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（1）透明盖板 作用是让太阳辐射透过而防止吸热 板热能辐射的透过及对流损失。用低铁玻璃作为盖 板，可以很好地完成这一功能。
（2）吸热板 作用是吸收透过盖板的太阳辐射并转 变为热能，传给其中流过的工质如水、空气等。吸 热板应是对太阳辐射吸收率高、对红外线辐射发射 率低的选择性表面。
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2．太阳辐射光谱
太阳辐射，约有43％的太阳辐射因反射和散射而 折回宇宙空间；仅有57％左右进入地表和大气，而 这57％中又有14％为大气层所吸收；在剩下的43％ 中，以直射辐射占27％和漫射辐射占16％的比例到 达地面，而且它主要是波长0.29～2.5 μm的太阳辐 射能。
c F R [12 K (ti ta )/E ]
使用液体作载热剂的集热器，其FR值约为0.9。K值 可由试验确定，工程上估算：对于无盖板的，最大 约15 W／(m2•K)；单层盖板，6～7 W／(m2•K) ； 双层盖板，3～4 W／(m2•K) 。
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例7-1 太阳能供热用的1m×2m双层盖板平板式集
所谓太阳常数，是指在日地平均距离时，地球大气 层外，垂直于太阳光线的单位面积上，在单位时间 内所接受到的太阳辐照度。太阳常数的标准值是 1353 W/m2，用Esc表示。 大气层外太阳辐照度随季节变化按下式计算：
E o nE s[c 1 0 .0c 3o 3 3n s 6 /3 (0 )6]5
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