太阳能热利用原理理和技术第一章:绪论 1.1能源和太阳能 日常生活和社会生产与发展都离不开能源。所 谓能源就是人类生产生活所需要的能量资源。 ■能源主要有如下几种形式:矿物燃料(化石能 源)、水能、风能星空体育官网、太阳能、生物质能、海洋 能和地热能等。 ■从广义的角度看,几乎所有的自然能源都来自 太阳能。 ■现代社会的发展主要依靠:煤、石油、天然气、 水力能和原子能等。  热能利用的历史就是一部人类的发展史: 远古时代 古代 近代(1784年 钻木取火 冶炼、制造金属工具 发明蒸汽机 (烤食、取暖) (直接利用) 间接利用 原始社会时期 封建社会时期 工业 资本社会时期 现代 当今 建立完善的热工理论 热传递问题(传热学) (间接利用) (产生了飞机、火车、 如何提高效率 汽车、制冷、原子能) 信息社会 间接利用(工程热力学)  我国目前的各种用能的比例见下图: 水力3.3 2.81 石油2.30 用1.2圖 天然气 3.0 煤7.30 亡业6840%  美国目前的各种用能的比例见下图: 核能380 水401石油410商业808 天用 20.U0 煤20.50驚 一交通20 天然气 工业 26,80 美国  开发可再生能源的必要性 ■但化石能源是短时间不可再生的,叫做一次 性能源。这些能源的藏量有限,很快就会枯 竭,而且在使用时带来严重的环境污染。因 此,探索使用可再生的能源是十分必要的, 太阳能、生物质能、风能等是可再生能源的 主体,特别是太阳能:取之不尽,用之不竭, 清洁可靠、免费供应、人人均等。  太阳能的一般情况 世界上最丰富的永久性能源是太阳能。地 球截取的太阳辐射能通量为:1.7×1014kW。 其中:约30%被直接反射回宇宙空间;47% 转变为热,以长波辐射形式再次返回太空; 约23%是水蒸发、凝结的动力和风与波浪 的动能;植物通过光合作用吸收的能量不 到0.5%。  地球每年接收的太阳能总量为 1×108kWh,相当于5×104桶原油, 是探明原油储量的几百倍,是世界 年耗能总量的一万余倍。  但太阳能与有严重的缺陷 1.总量虽然巨大,但通量密度低, 大气层外为1353W/m2,在地面上 1000W/m2。 2.有季节、昼夜和晴雨等间歇性 变化。  1.2太阳能热利用的历史、现状和未来 历史的回顾 我国西汉时即有“削冰令圆,举以向日, 以艾承其影,则生“火”的说法; ·西周时代:我们的祖先已经掌握了“阳燧” 取火的技术,“阳燧”实际上是一种凹面 镜,这是我国太阳能利用的最早记录。  ·在国外,第一个大规模应用太阳能的人,是 腊的著名科学家阿基米德。公元前212年,他 用许多平面镜将阳光聚集起来,烧毁了攻击西 西里岛西拉修斯港的罗马舰队。 ·15世纪一名阿拉伯炼丹术士就使用了大马士革 镜进行了太阳能蒸馏。实现了人工的海水淡化 过程 18世纪初发明了第一架用太阳能驱动的发动机 1874年在智利北部 Las salinas建造了第一个大 型(4700m2)的太阳能蒸馏水厂;埃及成功地 运行了灌溉用的太阳能水泵。

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