新能源思考题.docx

1、新能源思考题新能源利用技术思考题河北工业大学 能环热能C103班 冯昭 1904890070第一讲 新能源基本概念1、新能源的概念是什么？正在研发利用、但尚未普遍利用的能源2、新能源就是可再生能源吗？不一定，可再生能源是在自然界中不会随着本身的转化或人类利用而日益减少，能在较短周期内得到补充的能源。3、可再生能源是取之不尽用之不竭的吗？注意时间尺度问题，在很短的时间尺度上，即使是可再生能源也会枯竭。第二讲 太阳能基础知识1、我们感觉到早晚的太阳辐射强度要比正午时弱，原因是什么？大气质量不同（太阳光在大气中的衰减路程不同）造成的2、太阳能热水器的集热器方位角和倾角应该如何设置以适应季节的变化？全

2、年使用时，取集热器倾角等于当地纬度，冬季使用时，取倾角为当地纬度+10度，夏季使用时取当地纬度-10度。方位角在正南5度。3、在当地时间正午12点时，太阳正好在我们的头顶正上方，这句话对吗？不对，在正午12时，只有一个地方的太阳高度角为90度，其余地方太阳都不是正好在头顶正上方。而且，当地时间与真太阳时是有偏差的，所以，按照当地时间的正午去评判太阳的位置更是不合适的。4、几个基本概念的理解：太阳赤纬角、太阳高度角、太阳天顶角、太阳方位角、时角、真太阳时、太阳入射角太阳赤纬角：由地心指向日心的连线与地球赤道平面之间的夹角太阳高度角s：观察者所在地平线与观察者和太阳连线之间的夹角太阳天顶角z：观察

3、者所在地的天顶与观察者和太阳连线之间的夹角太阳方位角s：自观察者所在地朝正南的水平线和观察者与太阳连线在地平面上的投影之间的夹角时角：观察者与太阳连线在赤道平面的投影与m轴（自地心指向观察者所在子午圈与赤道平面的交点）之间的夹角真太阳时：真正太阳升起降落的时间太阳入射角：太阳光线与接收表面法线之间的夹角5、河北工业大学北辰校区节能楼（ 39.238 N，117.066E ）屋顶布置的集热器倾角为25，方位角为-21 ，试计算：（1）5月1日和12月1日的日出、日落北京时刻，以及日出、日落太阳方位角；（2）在5月1日和12月1日该集热器能接收到太阳辐射的北京时间。解：第三讲 太阳能热利用太阳能集

4、热器1、聚光型集热器依靠跟踪器使得聚光镜的采光面与太阳直射保持垂直，所以聚光型集热器获得的太阳辐射强度比非聚光型集热器高，聚光型集热器的效率比非聚光型的大，对吗？不对，考虑太阳光的直射散射问题太阳直射时，聚光型集热器效率较高，而对于散射太阳光，非聚光型集热器效率较高2、平板型、真空管型、聚光型集热器各有何特点？它们的热量损失有何不同？平板型：结构简单，不需要跟踪；工作可靠，成本较低；可同时接收直射辐射和散射辐射；热流密度较低，工质温度较低，运行安全。 能量损失主要是吸热板与透明盖板之间的对流损失和辐射热损失真空管型：吸热体与透明盖层之间抽成真空；减少集热器的传导、对流和辐射热损失；集热器基本单

5、元为圆管形状，而不是平板。 由于真空使得传导对流和辐射热损失大大减少聚光型：利用反射器、透镜或其他光学器件将进入采光口的太阳辐射改变方向并会聚到吸热体上；只能聚焦直射光，通常设置跟踪装置，保持聚光镜的采光面与太阳直射相垂直。 能量损失产生的原因较多：镜面不完全反射，镜面光学误差，方位误差，吸热体表面的反射，吸热体的长波辐射和对流损失3、同一台集热器，冬天和夏天的效率哪个更高？为什么？夏天效率高，集热器效率：相比较于冬天，夏天环境温度高，因而温差小，太阳辐照度G大，因此夏天集热器效率高于冬天4、用于计算集热器效率的面积有哪几种？分别是什么含义？采光面积：非会聚太阳辐射进入集热器的最大投影面积轮廓

6、采光面积：太阳光投射到集热器的最大有效面积吸热体面积：对于非聚光型集热器，是指吸热体的最大投影面积对于聚光型集热器，是指用于吸收太阳辐射的吸热体表面积集热器总面积：整个集热器的最大投影面积5、聚光比的概念聚光比： 聚光比越大，集热温度越高第四讲 太阳能热利用太阳热水系统1、太阳热水系统的类型有哪些？各种系统有何优缺点？自然循环热水系统：优点：结构简单，运行安全可靠，不需要循环水泵 缺点：蓄水箱必须置于集热器的上方，造成建筑物或构架的重负；集热效率随水温升高而下降强制循环热水系统：优点：水箱低于集热器位置，安装方便，水循环速度增加，集热器效率高，便于防冻 缺点：驱动水泵耗电，存在控制系统需要维护

7、，断电失灵不能工作，水质易被污染直流式热水系统：优点：补水来自自来水，具有压头，保证水循环动力，不需设置水泵；贮水箱可以放在室内，减轻了屋顶载荷，有利于贮水箱保温，减少热损失；完全避免了热水与集热器入口冷水的掺混；可以取消补给水箱；阴天只要见晴，就可得到一定量的适用热水；便于实现冬季夜间系统放空防冻；可用热水时间比自然循环式要早缺点：系统较复杂2、什么是太阳能保证率？太阳热水系统设计中应如何取值？太阳能保证率f：太阳能热水系统中由太阳能部分提供的能量占系统总负荷的百分率f=40%80% 在太阳能资源丰富区，太阳能热水系统的年太阳能保证率宜大于60%；较富区宜大于50%；一般区宜大于40%；贫乏

8、区应进行技术经济分析，可降至40%以下。3、太阳热水系统设计原则是什么？太阳热水系统设计应遵循节水节能、经济适用、安全可靠、维护简便、美观协调、便于计量的原则。根据使用要求、耗热量及用水分布情况，结合建筑形式、其他可用能源种类和热水需求量等条件，来选择太阳热水系统形式。4、太阳热水系统形式选择应考虑哪些因素？太阳热水系统类型的选择，不仅要考虑建筑美观，合理设计集热器安装位置，还要结合建筑功能及其对热水供应方式的需求，综合考虑环境、气候、太阳能资源、常规辅助能源类型和可供给条件、施工条件等诸多因素，比较不同类型太阳热水系统的性能、优缺点、造价，进行经济技术分析，在充分综合比较后，酌情选择适用的、

9、性能价格比高的太阳热水系统类型。5、太阳热水系统设计包括哪些内容？设计思路是什么？热水系统类型的选择；集热器倾角、方位角、集热面积的确定；贮热水箱容积确定；循环水管与水箱的连接问题；集热器的布置选择类型确定集热器面积（根据水箱容积600L）确定贮热水箱容积研究水管水箱连接问题研究集热器连接方式第五讲 太阳能热利用干燥与采暖系统1、太阳能干燥与传统干燥相比有何特点？产品质量有何不同？提高生产效率；提高产品质量；节约常规能源；保护自然环境。对于产品质量：太阳能干燥是在相对密闭的装置内进行，可以使物料避免风沙、灰尘、苍蝇、虫蚁等的污染，也不会因天气反复变化而变质。2、太阳能干燥有几种方式?简述其工作

10、原理温室型：闷晒式：在太阳辐照下，干燥器内空气中的水汽含量逐渐增多。由于透明盖层的温度较低，所以当干燥器内的水汽含量增多到一定程度时，就会有水滴凝结在上面，然后水珠沿着倾斜放置的透明盖层汇集到中间的低凹处，最后滴落到引水槽中并流到干燥器的外面起到干燥目的。通风式：当干燥器受到太阳辐照后，物料中的水分便蒸发出来，箱内空气的温度和湿度都相应地提高。由于热空气的密度较小，它就从四周的通风孔逸出；冷空气的密度较大，通过底部的通风孔补入，这样就可以使物料逐渐干燥。集热器型：在太阳辐照下，太阳能空气集热器收集能量加热空气，再由风机将热空气送入干燥室内进行干燥作业。集热器-温室型：综合温室型和集热器型两种干

11、燥方式，被干燥物料不仅直接吸收透过玻璃盖板的太阳辐射，而且又受到来自空气集热器的热空气冲刷，从而达到干燥效果。整体式：将空气集热器与干燥室两者合并在一起成为一个整体；干燥室本身就是空气集热器，同样，空气集热器中放入物料构成干燥室3、太阳能干燥过程中其物料的传热方式有几种？热传导，对流，热辐射4、按照收集太阳能的方法的不同太阳能采暖系统有哪些类型？各有何优缺点？主动式太阳房：优点：供暖质量高，可与常规能源供暖系统媲美；缺点：一次性投资大，设备利用率低，控制系统较复杂，需要专业技术人员进行维护管理。被动式太阳房：优点：结构简单，造价低廉，管理运行简便，节能效果好；缺点：吸热量少，室温不高且波动大，

12、舒适性差。在夜晚、室外温度较低或连续阴天时需要辅助热源来维持室温。5、按照集热与供暖的形式不同，被动式太阳房有哪些形式？各种形式的适应性如何？直接受益式：适用于白天要求升温快的房间或只是白天使用的房间，如教室、办公室、住宅的起居室等。如果窗户有较好的保温措施，也可用于住宅的卧室等房间。集热蓄热墙式：常和直接受益式及附加阳光间式组成各种不同用途的房间供暖形式，可调整集热蓄热墙的面积，满足各种房间对蓄热要求的不同，这种组合适用于各种房间的要求。集热墙式：适宜于在白天使用、早上需要尽快提高房间温度的建筑类型。附加阳光间式：适宜种花卉、果树的房间，也可成为毗连种植温室，还可晒衣物。屋顶集热蓄热式：适用

13、于南方冬季不结冻地区。6、被动式太阳房设计时需要注意的问题有哪些？建筑物本身的合理方位和布局，太阳能可利用的条件，建筑选址与太阳能利用的关系，太阳房外形对保温的影响，太阳房性能指标的估计（日平均室内气温、全天室温波动率、太阳能保证率SHF、太阳房节能率SSF、负荷集热比LCR），太阳房的热性能分析和热系统的选择。7、太阳能热水供暖系统与普通太阳能热水工程（系统）有何不同？太阳能热水供暖系统：供暖系统注重采暖季节使用，然而，一年中最需要采暖的季节即冬季太阳辐照低并且环境温度低，因此太阳能热水供暖系统效率不高，热损失较大。普通太阳能热水工程：热水工程几乎一年均可使用，虽然冬季效果较差，但是夏季效果

14、很好，一年平均来看，热效率较高，经济回收效益也较好。第六讲 太阳能利用温室、制冷及热发电技术1、太阳能温室应如何设计才可以获得较好的采光效果？温室的方位：基本上是东西延长、坐北朝南，为了早见阳光可向南偏东10。北纬40 以北的地区，冬天早上气温过低，为接受太阳光而过早打开苫布得不偿失。在严寒地区，为延长午后光照蓄热时间以利于夜间保温，以南偏西10左右为好。前屋面倾角：北纬40以南，取为23 25 ，北纬40以北，倾角大于25。采光屋面形状：采光屋面的水平投影占温室跨度的比例在6/72/3范围内。后坡短而采光面所占比例大的温室采光效果好。采光面形状主要有半圆拱形、椭圆拱形、两折式（大小双斜面式、

15、一斜一立式）和三折式4种形式。2、太阳能制冷与常规制冷相比有何优点？采用的工质不含氟里昂，硅胶、活性碳、甲醇、溴化锂等均无毒无害，对大气层的保护意义明显。太阳能制冷设备几乎不消耗电能等常规能源，因此运行成本几乎可以忽略不计，非常节能。太阳能制冷设备（除压缩式制冷）无运动部件，系统运行十分安静。系统在接近真空的状态下运行，无高压爆炸等危险，安全可靠。3、太阳能吸收式制冷的原理是怎样的？利用两种沸点不同的物质组成二元混合物。其中沸点低的物质作制冷剂，沸点高的物质作吸收剂。常使用的二元溶液有氨水和溴化锂水溶液。前者氨为制冷剂，水作吸收剂，后者水为制冷剂，溴化锂作吸收剂。4、太阳能热发电的原理是怎样的

16、？集热子系统收集太阳能产生热量，通过热传输子系统将热量传递给蓄热和热交换子系统，将热量转换成蒸汽机械能，最终通过发电子系统将蒸汽机械能转换成电能，从而完成太阳能到电能的转换，达到太阳能热发电的效果。5、三种太阳能热发电系统相比较各有何特点？槽式太阳能发电系统：需要大量用水，聚光比小，系统工作温度低，核心部件真空管技术尚未成熟、真空玻璃的集热管损坏率高，吸收管表面选择性涂层性能不稳定、运行成本高。塔式太阳能发电系统：需要大量用水，前期单位投资过大且降低造价很难，缺乏大规模公用系统级发电装置运行的实际经验。碟式太阳能发电系统：转化率最高，吸引技术研发投入最大，商业化前景最好，用水量少，能适应日照时

17、间长的沙漠和戈壁地区，热效率最高，结构紧凑、安装方便，非常适合分布式小规模能源系统。第七讲 太阳能光利用1、太阳能光伏发电和太阳能热发电相比各有何优缺点？光伏发电是利用太阳能电池技术,将光能转变为电能。发电效率高低主要依靠材料性能的好坏。光热发电是将太阳能聚集,通过换热装置提供蒸汽,进而驱动汽轮机发电的技术。热发电电力品质好，可担当基础电力负荷，运行平稳，发电效率相对高，规模较大，成本较高，可以和常规发电厂一样配置锅炉。2、光伏发电的原理是什么？太阳能光伏发电的原理即太阳能光电转换理论，其中，光生伏特效应是太阳能光电转换的基本过程，即为光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间由于P-

18、N结作用下产生定向电荷移动形成电位差的现象。3、影响光电转换效率的因素有哪些？材料本身特性，制造工艺，外部条件（主要是温度）4、光伏发电系统有哪几类？各有何特点？独立光伏发电系统：不与常规电力系统相连而孤立运行的发电系统。工作特点是光伏阵列发电全部供给负载使用，发电和用电是平衡的。并网光伏发电系统：与电力系统连接在一起的光伏发电系统。工作特点是省略蓄电池作为储能环节，降低能量损失，需要增加并网转换控制装置。5、你认为目前影响光伏发电技术发展的瓶颈是什么？受时间周期、地理位置、气象条件的限制，发电输出不稳定。光能转换效率偏低。成本高。光伏发电需要很大的面积。材料需要进口因而价格昂贵。生产过程高能

19、耗高污染。电网配套以及政策落实方面较困难。第八讲 生物质能的利用1、什么是生物质能？生物质能包括哪些类型？生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存起来的能量。包括植物质生物质能和非植物质生物质能。2、发展生物质能有何好处？生物质能具有以下优势：生物燃料是唯一能大规模替代石油燃料的能源产品；原料上的多样性；产品上的多样性；生物燃料的“物质性”；生物燃料的“可循环性”和“环保性”；生物燃料对原油价格的“抑制性”；生物燃料的“带动性”；生物燃料可以创造就业机会和建立内需市场。3、生物质的燃烧方式有哪些？直接燃烧：炉灶燃烧，锅炉燃烧，与煤联合燃烧，垃圾焚烧气化成

20、生物质可燃气体燃烧热解为生物质可燃产物燃烧直接液化为可燃产物燃烧制成沼气或乙醇燃烧4、生物质燃气的来源有哪些？生物质气化产生燃气，生物质热解产生燃气，生物质发酵产生沼气5、生物质液态燃料的来源有哪些？生物质热解产生液态燃料，生物质直接液化产生液态燃料，生物质水解发酵产生乙醇6、什么是生物质热解？生物质热解和生物质气化是一回事吗？生物质热解是指生物质在无氧或缺氧条件下使组成生物质的分子链受热而发生分解、断裂和重组的过程，其产物有生物炭（木炭）、生物油（生物原油）和气体。生物质气化是在高温条件下，利用部分氧化法，使有机物转化成可燃气体的过程，产物为CO、H2、CH4等可燃性气体。 两者不是一回事，

21、热解产生固液气三种状态产物，气化产生高品位可燃气体。第九讲 风能的利用 1、风的形成原因？大气吸收太阳能，温度有差异，造成压力梯度，大气运动因而形成风梯度风由压力梯度产生的风地转风在气压梯度力和科里奥利力平衡时，沿等压线直线运动的风气转风受到气压梯度力、科里奥利力和离心力作用，空气沿弯曲的等压线运动形成的风2、描述风能的参数有哪些？风向 风速 风的功率Nv：1s通过面积为A的空气所具有的动能风能密度E0：1s流过1m2面积的风所具有的动能3、风轮机的基本原理及概念：桨距角、攻角、升力、阻力、风能利用系数、风轮功率、贝兹极限、尖速比、失速升力型风机：依靠叶片产生的升力作为旋转动力以获取气流中的能

22、量阻力型风机：依靠叶片在气流流动方向上的阻挡作用产生的反作用力作为旋转动力以获取气流中的能量桨距角：叶片弦线与风轮旋转平面之间的夹角攻角：合成风速矢量（相对风速）与叶片弦线之间的夹角升力：气流流过翼型时，翼型受到向上的合力阻力：气流流过翼型时，受到与气流平行的阻力风能利用系数：风轮功率与风能功率之比Cp风轮功率:单位时间内风轮吸收的能量风轮吸收的功率N=气流动能的变化量W=Av()贝兹极限:理论上，风轮最多能将59.3%的风能转换为机械能尖速比: 风轮叶片的叶尖线速度与风速之比失速: 当风速增大时，因转速恒定，攻角增大到超过临界值，则叶片上侧的气流分离，形成阻力，对应的阻力系数增大，而升力系数

23、有所减小，最终导致气动力矩和功率减小4、风力发电的原理是什么？风力发电过程由风力发电机组完成，风力发电机组是由风轮、传动系统、偏航系统、液压系统、制动系统、发电机、控制与安全系统、机舱、塔架和基础等组成。其中，风轮获取风能并转化为机械能，传动机构将风轮力矩传递给齿轮箱或发电机，发电机再将机械能转化为电能从而完成风力发电过程，其余的偏航机构用来调整风力机的风轮叶片旋转平面与空气流动方向相对垂直，从而保证获得最大风力能量，控制系统起到自动启动停止风机，检测运行参数及状态，与主控中心通信等作用，机舱，液压、制动、安全系统保证风力发电机组正常运行，较高的塔架可以使风轮机获得更多的风能，提高利用率。整个

24、风力发电机组由各部件协调一致完成发电过程。5、风能利用系数有哪些影响因素？风能利用系数是尖速比和桨距角的函数尖速比：随着尖速比增大，风能利用系数呈峰值曲线（不同类型风车曲线不相同）桨距角：尖速比一定时，桨距角越大风能利用系数越小；桨距角一定，随着尖速比增大，风能利用系数呈峰值曲线叶片数：三叶片最有利（有较大的峰值曲线又较平坦）6、当风速大于额定风速时，如何控制风力发电机的功率？此时风能利用系数随风速的增大如何变化？控制变速发电机的反力矩，通过改变发电机转速来改变风轮的叶尖速比，从而控制风轮的功率系数。改变桨叶节距角以改变空气动力转矩，从而控制风轮机功率系数。风速超过额定风速，此时由于自调节作用

25、，风能利用系数随风速增大而降低。7、风力发电的优缺点如何？优点：风能是可再生能源形式，有利于可持续发展。有利于环境保护。随着风电技术的日趋成熟，风电成本越来越低，可以和其他能源形式相竞争。缺点：间接的不可再生能源利用和污染物排放。机组生产过程中造成的污染物的排放是风电的间接污染物排放。风电可能对鸟类造成伤害噪声问题对无线电通信的干扰安全问题，叶片折断伤人等第十讲 地热能的利用1、什么是地热能？地热能是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的能量。2、地热资源的热储形式有哪些？各有何利用技术？蒸汽型：地下热储中以蒸汽为主的对流水热系统，主要为高温过热干蒸汽。 可直接进入汽轮机进行发电利用热水型：

26、地下热储中以水为主的对流水热系统，主要为热水和湿蒸汽。 视其温度高低可进行双循环发电、工业干燥、工业热加工、供暖、脱水加工、回收盐类、水产养殖、饲养牲畜、土壤加温、脱水加工、温室沐浴以及家庭用热水。地压型：高压水的形式储存于地表以下23km的深部沉积盆地中，并被不透水的盖层所封闭。由机械能(压力)、热能(温度)和化学能(天然气)三部分组成。目前尚未被人们充分认识和利用。干热岩型：地下普遍存在的没有水或蒸汽的热岩石。开发利用需要有特殊的办法，技术难度大。岩浆型：蕴藏在熔融状和半熔融状岩浆中的巨大能量。 多数是埋在目前钻探还比较困难的地层，开发利用较困难。3、各种地热发电方法的原理是什么？地热蒸汽

27、发电背压式汽轮机发电系统：首先把干蒸汽从蒸汽井中引出，先加以净化，经过分离器分离出所含的固体杂质，然后就可把蒸汽通入汽轮机做功，驱动发电机发电。做功后的蒸汽， 可直接排入大气；也可用于工业生产中的加热过程。凝汽式汽轮机发电系统：相比较背压式汽轮机发电系统，做功后的蒸汽排入混合式凝汽器，并在其中被循环水泵打入的冷却水所冷却而凝结成水，然后排走。地下热水发电闪蒸地热发电系统：将地热井口来的地热水，先送到闪蒸器中进行降压闪蒸（或称扩容）使其产生部分蒸汽，再引到常规汽轮机做功发电。双循环地热发电系统：利用地下热水来加热某种低沸点工质，使其产生蒸汽进入汽轮机工作，做完功后的蒸汽，由汽轮机排出，并在冷凝器

28、中冷凝成液体，然后经循环泵打回蒸汽发生器再循环工作。 4、地热开发过程中的技术难题有哪些？设备防腐、结垢、对环境的影响、回灌问题第十一讲 核能的利用1、什么是核反应堆，目前世界上应用的核反应堆有哪些类型？和平利用核能的专门装置，可以通过核反应堆控制链式反应的速度，使核能缓慢而又平稳地释放出来。压水式反应堆(压水堆) 、沸水式反应堆(沸水堆) 、重水压水式反应堆(CANDU)、压力管式石墨慢化沸水反应堆(RBMK) 2、以压水堆核电站为例，简述核能发电的原理和过程以核反应堆来代替火电站的锅炉，用铀制成的核燃料在反应堆内进行裂变并释放出大量热能，相当于特殊形式的“燃烧”产生热量；高压下的循环冷却水

29、把热能带出，在蒸汽发生器内生成蒸汽；高温高压蒸汽通过管路进入汽轮机，推动汽轮发电机发电，发出的电通过电网送至用户。压水堆核电站包括核岛和常规岛两部分核岛（一回路）：蒸汽供应系统、核辅助系统和放射性废物处理系统。高温高压的冷却水在主循环泵的推动下循环流动。流经反应堆时，吸收核裂变放出的热能，流入蒸汽发生器，将热量传给蒸汽发生器外侧的二回路给水，使给水变成蒸汽，冷却水受冷却后经主循环泵升压后重新送至反应堆内，如此循环往复。常规岛（二回路）：汽轮发电机组及其系统、电气设备和全厂公用设施等。二回路给水在蒸汽发生器中吸热成为蒸汽，然后进入汽轮机做功，汽轮机带动发电机发电。做功后的乏汽排入凝汽器内，凝结成水，然后由凝结水泵送入加热器加热后重新返回蒸汽发生器，构成密闭循环。3、为什么要进行核反应堆保护，核反应堆的保护包括哪些内容？利用核反应堆应用核能发电虽然清洁高效，但是核反应会产生放射性危害严重的核废料，出现核泄露将造成严重的后果，同时，核反应堆运行中，一旦出现核事故造成的危害将是毁灭性的，因此应进行核反应堆保护，确保核反应堆内的核反应安全平稳的进行。包括内容：超功率-超温保护、超功率保护、冷却剂回路低压保护、冷却剂回路高压保护、冷却剂流量低保护、中子通量密度高保护、稳压器水位高保护、蒸汽发生器水温低保护、汽轮机跳闸保护、手动停堆保护