李崇祥主編-節(jié)能原理與技術(shù)-第10章

第10章新能源要求:

1、了解新能源及其發(fā)展。2、掌握核能、太陽(yáng)能及風(fēng)能的特點(diǎn)。10.1核能10.1.1概述新能源是相對(duì)常規(guī)能源而言的，不同的時(shí)期，不同的國(guó)家有其不同的含義。新能源主要是指太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、生物能、氫能、核聚變能、小水電站等。核能又稱(chēng)原子能，是蘊(yùn)藏在原子核內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)能，當(dāng)原子核發(fā)生變化時(shí)會(huì)釋放出來(lái)。質(zhì)能轉(zhuǎn)換方程：1、核裂變反應(yīng)又稱(chēng)核分裂，它是將平均結(jié)合能小的重核設(shè)法分裂成兩個(gè)或多個(gè)平均結(jié)合能大的中等質(zhì)量的原子核，同時(shí)釋放出核能。光速第10章新能源2、核聚變反應(yīng)又稱(chēng)熱核反應(yīng)，是將平均結(jié)合能較小的輕核，在一定條件下聚集成一個(gè)較重的平均結(jié)合能較大的原子核，同時(shí)釋放出巨大能量。10.1.2核能的利用1、核能的動(dòng)力利用核電站、核潛艇、核動(dòng)力航母等、2、核能的放射性利用核能的放射性應(yīng)用的形式可分為三種。(1)作為新的科學(xué)研究工具(即示蹤原子)應(yīng)用于各種學(xué)科。(2)作為測(cè)量?jī)x器應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活醫(yī)療等方面。(3)作為核能源應(yīng)用，如核電池。10.2太陽(yáng)能10.2.1概述第10章新能源太陽(yáng)能是指太陽(yáng)的熱輻射，主要表現(xiàn)形式為太陽(yáng)的光線(xiàn)。太陽(yáng)能集熱器(3)太陽(yáng)能熱發(fā)電：利用集熱器將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能，并通過(guò)熱力循環(huán)過(guò)程進(jìn)行發(fā)電。(4)太陽(yáng)房：利用太陽(yáng)輻射能來(lái)采暖、供熱水、供冷暖等的房子。(5)太陽(yáng)灶：利用太陽(yáng)能來(lái)烹調(diào)食物的裝置。1、太陽(yáng)能的熱利用(1)太陽(yáng)能集熱器：把太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能的設(shè)備。太陽(yáng)灶、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能熱電站、太陽(yáng)能海水淡化裝置等。(2)太陽(yáng)能熱水器：利用太陽(yáng)能集熱器來(lái)獲得熱水。10.2.2太陽(yáng)能的利用第10章新能源(6)太陽(yáng)能干燥：利用太陽(yáng)能集熱器加熱，干燥物料。太陽(yáng)能干燥裝置(7)太陽(yáng)能海水淡化裝置：利用太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)為熱能，將海水蒸發(fā)為水蒸汽獲得淡水的裝置。(8)太陽(yáng)能熔爐：利用聚光系統(tǒng)將太陽(yáng)輻射集中在一個(gè)小面積上來(lái)獲得高溫，并用于熔煉金屬的設(shè)備。(9)太陽(yáng)能制冷空調(diào)：利用太陽(yáng)輻射熱作為動(dòng)力的制冷裝置。太陽(yáng)能制冷空調(diào)前景誘人。第10章新能源2、太陽(yáng)能的光利用兩種類(lèi)型：①光伏電池；②光化學(xué)電池。硅太陽(yáng)能電池：技術(shù)最成熟，壽命最長(zhǎng)、生產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣。光伏發(fā)電的四大優(yōu)勢(shì)：

①安全，不產(chǎn)生廢氣；②簡(jiǎn)單易行；③易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；④無(wú)噪聲污染。光伏發(fā)電示意圖第10章新能源風(fēng)能是可再生的清潔能源，有著巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

10.3風(fēng)能10.3.1風(fēng)能概述10.3.2風(fēng)能的利用

1、風(fēng)能發(fā)電：風(fēng)能發(fā)電是目前利用風(fēng)能的主要形式。2、風(fēng)能制熱：風(fēng)能可以通過(guò)風(fēng)力機(jī)械將其轉(zhuǎn)換成熱能，如風(fēng)爐、風(fēng)力熱水器。3、風(fēng)力利用的其他技術(shù)：風(fēng)力蓄水發(fā)電、人造龍卷風(fēng)發(fā)電、風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)等。風(fēng)能發(fā)電示意圖第10章新能源海洋能是指海洋中所蘊(yùn)藏的可再生的自然資源。主要有分為潮汐能、波浪能、潮流能、海洋溫差能和海水鹽差能等。

10.4海洋能10.4.1海洋能概述10.4.2各種海洋能及其利用

1、潮汐能：就是海水的漲、落潮過(guò)程中所包含的動(dòng)能和勢(shì)能。潮汐發(fā)電是利用高低潮位之落差推動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。第10章新能源2、波浪能：指海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能。波浪發(fā)電裝置，可歸納為四類(lèi)：(1)浮力式：利用浮體隨海浪上下顛簸，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。如圖所示。(2)空氣氣輪機(jī)式：利用波浪上下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生空氣流，推動(dòng)空氣氣輪機(jī)發(fā)電。(3)波浪整流式：利用兩水位的水流推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。(4)液壓式。利用波浪發(fā)電裝置上下擺，帶動(dòng)液壓馬達(dá)，產(chǎn)生高壓水流，推動(dòng)渦輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。第10章新能源2、海洋溫差能：利用海洋中受太陽(yáng)能加熱的暖和的表層水與較冷的深層水之間的溫差進(jìn)行發(fā)電而獲得的能量。4、海流能：指海水流動(dòng)的動(dòng)能。主要是指海底水道和海峽中較為穩(wěn)定的流動(dòng)以及由于潮汐導(dǎo)致的有規(guī)律的海水流動(dòng)所產(chǎn)生的能量。5、鹽差能：指海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的化學(xué)電位差能。10.5地?zé)崮?0.5.1地?zé)崮芨攀?/p>

地?zé)崮苁菑牡貧こ槿〉奶烊粺崮堋５厍騼?nèi)部的溫度高達(dá)7000℃，而在80至100公英里的深度處，溫度會(huì)降至650至1200℃。人類(lèi)很早以前就開(kāi)始利用地?zé)崮?，例如利用溫泉沐浴、醫(yī)療，利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室等。第10章新能源地?zé)豳Y源利用的主要形式是地?zé)岚l(fā)電。人類(lèi)很早以前就開(kāi)始利用地?zé)崮?，例如利用溫泉沐浴、醫(yī)療，利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室等。我國(guó)的地?zé)崂茫何鞑匮虬司疄榇淼牡責(zé)岚l(fā)電、以天津和西安為代表的地?zé)峁┡?、以東南沿海為代表的療養(yǎng)與旅游和以華北平原為代表的種植和養(yǎng)殖的開(kāi)發(fā)利用。

10.5.2地?zé)崮艿睦?/p>

10.6生物質(zhì)能

10.6.1生物質(zhì)能概述生物質(zhì)----指利用大氣、水、土地等通過(guò)光合作用而產(chǎn)生的各種有機(jī)體，即一切有生命的可以生長(zhǎng)的有機(jī)物質(zhì)。生物質(zhì)能就是以生物質(zhì)為載體的能量。例如：農(nóng)作物秸桿、禽畜糞便、城市生活垃圾等。第10章新能源1、生物質(zhì)能利用方法：(1)熱化學(xué)轉(zhuǎn)換法。木炭、焦油、可燃?xì)怏w等。(2)生物化學(xué)轉(zhuǎn)換法。沼氣、乙醇等。(3)利用油料植物產(chǎn)生生物油。(4)把生物質(zhì)壓制成成型狀燃料。2、我國(guó)生物質(zhì)能的利用(1)沼氣。(2)薪炭林。(3)生物質(zhì)氣化。(4)生物質(zhì)固化及其他。10.7氫能

10.7.1氫能概述10.6.2生物質(zhì)能的利用第10章新能源氫能----通過(guò)氫氣和氧氣反應(yīng)所產(chǎn)生的能量。氫能的主要優(yōu)點(diǎn)：燃燒熱值高，燃燒同等質(zhì)量的氫產(chǎn)生的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產(chǎn)物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源。10.6.2氫能的開(kāi)發(fā)利用1、制氫的方法和途徑目前從水中制氫氣的方法主要熱解法、電解法和光解法。2、氫氣的儲(chǔ)存氫的儲(chǔ)存的方法有：(1)氣體高壓儲(chǔ)存；(2)液氫深冷儲(chǔ)存；(3)金