论文总字数：19466字

摘 要

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，在开发和利用过程中能节省大量化石能源，不仅环保，而且安全。随着科学技术的发展和材料、工艺的改进，包括辅助热源自动转换技术、储能技术的完善，太阳能热水系统不仅在生活也逐渐在大型工业工程中被广泛的利用。本文为了减少工程中原油输送所需的加热能耗，采用了太阳能热水系统来加热输送原油。通过对3种常用的太阳集热器的性能分析与对比，发现热管式集热器的热效率高、抗冻能力强、保温好、启动快、技术综合经济性好。本设计选用了真空管式热管集热器作为整个系统的集热部分、设计了套管式折流杆管束换热器来为原油与热水进行热交换、并设计了双水箱系统来储存多余热量、采用了油田常用的到水套炉来作为本系统辅助加热设备。

关键词：太阳能热水系统；原油集输；太阳能集热器；套管换热器

The design of the industrial use of solar energy hot water system

Abstract

Solar energy is an inexhaustible clean energy, can save a lot of fossil energy in the development and use of process, not only environmental protection, and safe. With the development of science and technology and materials, process improvements, including auxiliary heat source automatic conversion technology, the improvement of the energy storage technology, solar hot water system is not only in the life also gradually in large industrial projects is widely used. In this paper, in order to reduce crude oil conveying the heating energy consumption in engineering, and using the solar energy hot water system to the heating transportation of crude oil. Through the solar collectors of three kinds of commonly used performance analysis and comparison, found that the heat pipe collector of high thermal efficiency, strong frost resistance, good thermal insulation, quick start, good comprehensive economical efficiency. This design chooses the vacuum tube type heat pipe collector as the heating part of the whole system, design the bushing for crude oil baffle rod bundle heat exchanger with hot water to heat exchange, and designed a dual tank system to store extra calories, adopted the oilfield commonly used to water jacket furnace as the auxiliary heating system.

Key Words: solar water heating system; Crude oil gathering and transferring; Solar collector; Tube heat exchanger

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1研究背景 1

1.2太阳能热水系统的类型 1

1.3系统结构及原理 2

1.4太阳热水系统的优势及应用 3

1.4.1太阳能热水系统的优势 3

1.4.2大型生活设施和工业生产中的应用 4

1.4.3国内外应用小结 5

1.5本章小结 6

第二章 太阳能热水系统设计方案 7

2.1集热器面积的确定 7

2.1.1系统热负荷计算 7

2.1.2集热器面积的计算 7

2.2太阳能加热原油的原理 8

2.3太阳能集热器的选择 9

2.4集热器安装倾角与连接方式的确定 12

2.5循环管路水管直径的确定 13

2.6系统水泵参数的确定 14

2.7换热器的选型和设计 15

2.8储热水箱的确定 18

2.9辅助加热系统的选择 19

第三章 系统节能效益分析 21

3.1系统的年节能量预评估 21

3.2系统的节能费用预评估 21

3.3系统回收期 22

3.4系统环保效益的评估 23

3.5本章小结 23

第四章 结语与展望 24

参考文献 25

致 谢 27

第一章 绪 论

1.1研究背景

二十世纪以来，人类主要应用的能源一直是石油、煤、天然气等这些不可再生能源，随着经济的快速发展，能源消耗也随之剧增，根据有效数据统计：如果人类继续以目前形势发展下去，随意挥霍，那么地球上可供人类开采的煤只有220年、石油40年、天然气60年^[1]。这几十间年我国能源耗损可谓是与日俱增，从第一次工业革命开始，我国经济得到了突飞猛进的发展，从而造成了资源的过度消耗，导致了资源的严重匮乏^[2]。据BP能源年鉴中国化石能源的数据，中国的煤炭储蓄量占世界第三位，而消耗量则位居世界首位，储采比为31；中国的石油、天然气耗损在全世界是名列前茅的，分别排在第二位和第四位^[3]。与此同时，人类的环保意识也随着时代的进步而进一步加强，因此，开发新能源、可再生能源，化石能源的合理利用，温室气体的处理及控制等等已成为重中之重^[4]。不仅在生活方面，在工业成产上也有很多地方使用到了太阳能。

我国地域辽阔，日照充足太阳能资源非常的充足，全国每年辐射总量达500kJ/m²以上的地区超过了一半，所以我国可以很好的开发利用这一宝贵的自然资源^[5]。太阳能热水系统是最常见的一种将太阳辐射能直接转换成可用热能的集热系统，也是现在太阳能热利用发展中技术最为成熟，市场开发度最高的一项应用产品。

1.2太阳能热水系统的类型

请支付后下载全文，论文总字数：19466字