本教材根據(jù)編寫組長期的教學(xué)經(jīng)驗和研究成果，結(jié)合世界上可再生能源的研究發(fā)展前沿，系統(tǒng)地闡述可再生能源利用的原理、工藝、設(shè)備及其應(yīng)用。本教材注重理論與實踐相結(jié)合，主要包括可再生能源的類型、太陽輻射、太陽能熱水器、太陽房、太陽能干燥及太陽能溫室、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，生物質(zhì)的直接燃燒與壓縮成型技術(shù)、生物質(zhì)熱裂解技術(shù)、生物質(zhì)氣化技術(shù)、沼氣工程、燃料乙醇技術(shù)、生物質(zhì)制氫及生物柴油技術(shù)、風(fēng)能工程、水能、地?zé)崮芗昂Ｑ竽芗夹g(shù)，以期能對我國可再生能源的教學(xué)、科研與開發(fā)產(chǎn)生有益的影響。
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目錄
前言
第一章 緒論1
第一節(jié) 可再生能源的含義與能源分類1
一、可再生能源的含義1
二、能源分類1
第二節(jié) 可再生能源的利用狀況4
一、太陽能的利用狀況4
二、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)的類型及利用狀況5
三、風(fēng)能的利用狀況13
四、水能、地?zé)崮芗昂Ｑ竽艿睦脿顩r15
五、開發(fā)可再生能源的意義16
第二章 太陽輻射及太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)18
第一節(jié) 太陽與地球的空間關(guān)系18
一、地理位置坐標(biāo)18
二、天球坐標(biāo)系與太陽的位置18
三、地球的運動20
四、太陽位置的角度計算21
五、斜面上的太陽照射時間23
第二節(jié) 太陽輻射25
一、太陽常數(shù)25
二、大氣質(zhì)量26
三、太陽輻射在大氣中的衰減26
四、到達地面上的太陽輻射強度27
第三節(jié) 太陽輻射的測量29
一、輻射的測量方法30
二、太陽輻射測量的儀表31
三、太陽輻射數(shù)據(jù)的幾種用法33
四、從太陽總輻射估算直射輻射和散射輻射33
五、斜面上的太陽輻射估算公式35
第四節(jié) 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)36
一、太陽能電池的基本原理36
二、太陽能電池的分類39
三、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成41
第三章 太陽能熱水器及太陽能熱儲存42
第一節(jié) 太陽能集熱器的分類42
一、按傳熱工質(zhì)的類型分類42
二、按進入采光口的太陽輻射是否改變方向分類43
三、按是否跟蹤太陽分類43
四、按是否有真空空間分類43
五、按工作溫度范圍分類43
六、其他分類方式44
第二節(jié) 太陽能熱水器的類型及系統(tǒng)45
一、太陽能熱水器的類型45
二、家用太陽能熱水器46
三、太陽能熱水系統(tǒng)48
第三節(jié) 平板型太陽能集熱器50
一、平板型太陽能集熱器的基本結(jié)構(gòu)50
二、平板型集熱器的技術(shù)要求52
第四節(jié) 真空管太陽能集熱器52
一、全玻璃真空管集熱器54
二、熱管式真空管集熱器55
第五節(jié) 太陽能熱儲存57
一、概述57
二、太陽能熱儲存的分類及一般要求58
三、太陽能顯熱儲存60
四、太陽能潛熱儲存64
五、化學(xué)反應(yīng)熱儲存65
六、總結(jié)65
第四章 太陽房、太陽能干燥及太陽能溫室66
第一節(jié) 太陽房的原理與類型66
一、太陽房概述66
二、太陽房的原理66
三、太陽房的類型67
四、太陽房評價指標(biāo)72
五、太陽房實例74
六、太陽房存在的問題及應(yīng)用前景75
第二節(jié) 太陽能干燥76
一、太陽能干燥技術(shù)概述76
二、太陽能干燥原理及物料干燥特性76
三、太陽能干燥裝置的分類和特點79
第三節(jié) 太陽能溫室81
一、太陽能溫室的分類81
二、塑料大棚82
三、日光溫室82
第五章 生物質(zhì)的直接燃燒與壓縮成型技術(shù)85
第一節(jié) 生物質(zhì)燃料的特性85
一、生物質(zhì)燃料的成分與化學(xué)特性85
二、生物質(zhì)燃料的物理性質(zhì)89
三、秸稈與薪柴91
第二節(jié) 生物質(zhì)燃燒技術(shù)92
一、生物質(zhì)的燃燒過程與要素92
二、省柴灶94
三、生物質(zhì)燃燒發(fā)電/熱電聯(lián)產(chǎn)96
第三節(jié) 生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)96
一、生物質(zhì)成型工藝及影響因素96
二、生物質(zhì)壓縮成型設(shè)備101
三、生物質(zhì)成型燃料的特性及應(yīng)用105
第六章 生物質(zhì)熱裂解技術(shù)110
第一節(jié) 生物質(zhì)熱裂解的概念及機制110
一、生物質(zhì)熱裂解的概念110
二、生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)機制110
第二節(jié) 生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)的工藝流程及反應(yīng)器類型113
一、生物質(zhì)熱裂解工藝類型113
二、生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù)的工藝流程114
三、生物質(zhì)熱裂解液化反應(yīng)器的類型114
四、影響生物質(zhì)熱裂解過程及產(chǎn)物組成的因素115
五、生物質(zhì)快速熱裂解液化技術(shù)研究及開發(fā)現(xiàn)狀117
第三節(jié) 生物質(zhì)熱裂解制取生物油裝置118
一、流化床反應(yīng)器生物質(zhì)快速熱裂解制取生物油裝置118
二、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器生物質(zhì)閃速熱裂解液化裝置126
第四節(jié) 生物質(zhì)熱裂解產(chǎn)物的特性128
一、生物油的特性128
二、生物油的精制131
三、不可冷凝氣體與生物炭的特性133
第五節(jié) 生物質(zhì)熱裂解產(chǎn)物的應(yīng)用134
一、生物油應(yīng)用概述134
二、生物油用于燃燒134
三、生物油用于渦輪機發(fā)電134
四、生物油作為柴油機代用燃料135
五、生物油制取化學(xué)品135
六、生物油作為脫硫、脫硝劑135
七、生物油制取黏合劑135
八、不可冷凝氣體的應(yīng)用135
九、生物炭的應(yīng)用136
第七章 生物質(zhì)氣化技術(shù)137
第一節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)原理137
一、氣化基本原理137
二、氣化反應(yīng)動力學(xué)138
三、氣化反應(yīng)平衡分析141
第二節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)分類143
一、按氣化壓力進行分類143
二、按氣化溫度進行分類143
三、按氣化劑進行分類143
四、按加熱方式進行分類145
五、按氣化爐結(jié)構(gòu)進行分類145
六、氣化主要影響因素149
第三節(jié) 生物質(zhì)氣化系統(tǒng)的設(shè)計149
一、氣化主要評價參數(shù)149
二、生物質(zhì)氣化系統(tǒng)的構(gòu)成151
三、氣化爐設(shè)計計算舉例151
第四節(jié) 生物質(zhì)氣化技術(shù)應(yīng)用案例分析152
一、生物質(zhì)氣化集中供氣152
二、生物質(zhì)氣化發(fā)電154
第八章 沼氣技術(shù)157
第一節(jié) 沼氣發(fā)酵的基本過程157
一、什么是沼氣發(fā)酵157
二、沼氣發(fā)酵過程的產(chǎn)酸階段157
三、沼氣發(fā)酵過程的產(chǎn)甲烷階段161
四、產(chǎn)酸菌與產(chǎn)甲烷菌之間的相互關(guān)系164
五、產(chǎn)酸與產(chǎn)甲烷的速度平衡165
第二節(jié) 沼氣發(fā)酵的工藝條件166
一、嚴格的厭氧環(huán)境166
二、溫度166
三、pH168
四、接種物169
五、沼氣發(fā)酵原料171
六、攪拌176
七、沼氣發(fā)酵添加劑和抑制劑177
第三節(jié) 沼氣發(fā)酵工藝類型178
一、按發(fā)酵溫度劃分179
二、按投料方式劃分180
三、按發(fā)酵階段劃分182
四、按發(fā)酵級差劃分183
五、按發(fā)酵料液濃度劃分184
六、按料液流動方式劃分185
七、按厭氧消化器的分類劃分185
八、厭氧消化器類別187
第四節(jié) 水壓式沼氣池和分離儲氣浮罩沼氣池的構(gòu)造及工作原理192
一、水壓式沼氣池192
二、分離儲氣浮罩沼氣池193
第五節(jié) 沼氣、沼液、沼渣的利用194
一、沼氣的成分及其物理性質(zhì)194
二、沼氣的利用195
三、沼氣發(fā)酵殘留物的性質(zhì)196
四、沼肥的利用技術(shù)198
第九章 燃料乙醇的生產(chǎn)技術(shù)199
第一節(jié) 乙醇的性質(zhì)和發(fā)酵機制199
一、乙醇的性質(zhì)199
二、乙醇的發(fā)酵機制200
三、乙醇發(fā)酵過程201
四、乙醇發(fā)酵副產(chǎn)物202
第二節(jié) 糖質(zhì)原料制取乙醇工藝202
一、糖質(zhì)原料預(yù)處理202
二、糖質(zhì)原料乙醇發(fā)酵技術(shù)208
三、酵母培養(yǎng)工藝技術(shù)211
四、糖質(zhì)原料乙醇發(fā)酵副產(chǎn)物的處理與利用213
第三節(jié) 淀粉質(zhì)原料糖化及乙醇連續(xù)發(fā)酵的工藝技術(shù)214
一、淀粉糖化機制214
二、薯類原料糖化工藝215
三、谷類原料糖化工藝216
四、淀粉質(zhì)原料乙醇連續(xù)發(fā)酵的工藝218
第四節(jié) 木質(zhì)纖維素類原料水解工藝技術(shù)218
一、木質(zhì)纖維素水解機制218
二、木質(zhì)纖維素原料預(yù)處理工藝220
三、木質(zhì)纖維素稀酸水解工藝技術(shù)223
四、木質(zhì)纖維素濃酸水解工藝技術(shù)223
五、木質(zhì)纖維素酶水解技術(shù)224
第五節(jié) 乙醇蒸餾的原理及工藝225
一、乙醇蒸餾的基本原理225
二、乙醇蒸餾的工藝226
第十章 生物質(zhì)制氫及生物柴油技術(shù)228
第一節(jié) 生物質(zhì)制氫技術(shù)228
一、氫的性質(zhì)與氫能利用228
二、生物質(zhì)制氫的基本原理232
三、生物質(zhì)制氫的特點236
四、生物質(zhì)制氫的工藝類型237
五、生物質(zhì)制氫裝置242
第二節(jié) 生物柴油技術(shù)245
一、生物柴油技術(shù)概述245
二、生物柴油生產(chǎn)技術(shù)250
第十一章 風(fēng)能工程252
第一節(jié) 風(fēng)能的基本知識252
一、風(fēng)的形成252
二、風(fēng)力等級256
三、風(fēng)的物理特性257
四、風(fēng)能可利用區(qū)的劃分261
第二節(jié) 風(fēng)力機的結(jié)構(gòu)及工作原理261
一、風(fēng)力機的分類261
二、葉片263
三、輪轂266
四、風(fēng)輪266
第三節(jié) 風(fēng)輪的基本理論270
一、貝茲極限270
二、旋轉(zhuǎn)尾流模型272
三、葉素-動量定理274
四、風(fēng)力機轉(zhuǎn)矩計算流程277
第四節(jié) 風(fēng)能的應(yīng)用278
一、風(fēng)力發(fā)電278
二、風(fēng)力提水281
三、風(fēng)力制熱282
第十二章 水能、地?zé)崮芗昂Ｑ竽芗夹g(shù)283
第一節(jié) 水能283
一、概述283
二、水能資源284
三、水電站284
第二節(jié) 地?zé)崮?91
一、概述291
二、地?zé)豳Y源292
三、地?zé)崮芾?94
四、地?zé)衢_發(fā)對環(huán)境的影響302
第三節(jié) 海洋能303
一、概述303
二、各種海洋能的定義304
參考文獻306
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