能源与动力工程概论 第三章
342页1、第三章 新能源与可再生能源第三章 新能源与可再生能源 第一节 太阳能第一节 太阳能 第二节 风能第二节 风能 第三节 地热能第三节 地热能 第四节 海洋能第四节 海洋能 第五节 生物质能第五节 生物质能 第六节 氢能第六节 氢能 第七节 核能第七节 核能 第八节 水能第八节 水能 第九节 可燃冰第九节 可燃冰 返回总目录 第一节 太 阳 能第一节 太 阳 能 概 述概 述 概念与优缺点概念与优缺点 太阳能是指太阳辐射出的能量。太阳能是指太阳辐射出的能量。 太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为 其总辐射能量(约为 太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为 其总辐射能量(约为3.75l026 W)的)的22 亿分之一,但已高达亿分之一,但已高达1.731017 W,换句 话说, ,换句 话说,太阳每秒钟辐射到地球上的能量 就相当于 太阳每秒钟辐射到地球上的能量 就相当于500万吨煤万吨煤。 地球上的风能、水能、海洋温差能、波 浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来 源于太阳;地球上的化石燃料从根本上 说也是远古以来贮存下来的太阳能
2、。 地球上的风能、水能、海洋温差能、波 浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来 源于太阳;地球上的化石燃料从根本上 说也是远古以来贮存下来的太阳能。 太阳能既是一次能源,又是可再生能源。 它资源丰富,既可免费使用,又无需运 输,对环境无任何污染。 太阳能既是一次能源,又是可再生能源。 它资源丰富,既可免费使用,又无需运 输,对环境无任何污染。 太阳能两个主要缺点: 一是 太阳能两个主要缺点: 一是能流密度低能流密度低; 二是其强度受各种因素的影响 ; 二是其强度受各种因素的影响不 能维持常量 不 能维持常量。 这两大缺点大大限制了太阳能的 有效利用。 。 这两大缺点大大限制了太阳能的 有效利用。 太阳的构造太阳的构造 太阳是一个炽热的气态球体,它的直径 约为 太阳是一个炽热的气态球体,它的直径 约为1.39106 km,质量约为,质量约为2.21019亿 吨,为地球质量的 亿 吨,为地球质量的3.32105倍,体积则 比地球大 倍,体积则 比地球大1.3106倍,平均密度为地球的倍,平均密度为地球的 l4。 主要组成气体为氢(约主要组成气体为氢(约71%)和氦(约)和氦(约 27%)。)。
3、 太阳内部有“里三层”,从中心向外, 依次是: 太阳内部有“里三层”,从中心向外, 依次是: 核反应区核反应区太阳热能产生的基地; 辐射区 太阳热能产生的基地; 辐射区太阳能先通过这里传播出去; 对流区 太阳能先通过这里传播出去; 对流区太阳能经过这里向太阳表层传播,它 们是“输送带”。 太阳能经过这里向太阳表层传播,它 们是“输送带”。 太阳外部有“外三层”,从里向外,依次 是: 太阳外部有“外三层”,从里向外,依次 是: 光球层; 色球层; 日冕层。 光球层; 色球层; 日冕层。 太阳结构示意图太阳结构示意图 太阳构造示意图太阳构造示意图 人们肉眼可见的明亮表面就是人们肉眼可见的明亮表面就是光球层光球层, 我们所见到太阳的可见光,几乎全是由 光球发出的。光球层厚约 , 我们所见到太阳的可见光,几乎全是由 光球发出的。光球层厚约500 km,温度 为 ,温度 为5 762 K,密度为,密度为10-6g/cm3,它是由强 烈电离的气体组成,太阳能绝大部分辐 射都是由此向太空发射的。 ,它是由强 烈电离的气体组成,太阳能绝大部分辐 射都是由此向太空发射的。 太阳内部持续进行着氢聚合成氦的
4、核聚 变反应,不断地释放出巨大的能量,并 以辐射和对流的方式由核心向表面传递 热量,温度也从中心向表面逐渐降低, 表面有效温度约 太阳内部持续进行着氢聚合成氦的核聚 变反应,不断地释放出巨大的能量,并 以辐射和对流的方式由核心向表面传递 热量,温度也从中心向表面逐渐降低, 表面有效温度约6000K。 氢聚合成氦在释放巨大能量的同时,每氢聚合成氦在释放巨大能量的同时,每1 g质量将亏损质量将亏损0.0072 g,寿命寿命100亿年亿年,因 此太阳能可以说是用之不竭的。 ,因 此太阳能可以说是用之不竭的。 从太阳的构造可见,太阳并不是一个温 度恒定的黑体,而是一个多层的有不同 波长发射和吸收的辐射体。 从太阳的构造可见,太阳并不是一个温 度恒定的黑体,而是一个多层的有不同 波长发射和吸收的辐射体。 在太阳能利用中,通常将它视为一个温 度为 在太阳能利用中,通常将它视为一个温 度为6 000 K,发射波长为,发射波长为0.33m的黑 体。 的黑 体。 太阳常数太阳常数 平均日地距离平均日地距离(1.5108Km)时,在地区 大气层上方垂直于太阳辐射的单位面积 上所接受的太阳辐射能。 时,在地
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