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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GOR265

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COP273

参考文献275