在可再生能源工程领域,太阳能发电与晴雨、昼夜等自然条件密切相关,并会占用大量陆地面积,因此,有效利用水资源及水面面积进行发电成为一种需要。水力发电机造价昂贵,在水流速度较小的情况下发电效率低且不稳定;在水面摇动、强风吹拂等环境下水力发电装置也存在稳定性问题[1-2]。在可再生能源工程专业的实践教学中缺乏针对以上问题的实验装置。
本文集合了光伏发电、流体力学、材料科学的原理与技术[3],设计了一种防风浪伯努利型水光互补发电与净水生产创新实验系统[4]。该系统为学生学习伯努利原理、亲/疏水材料的概念与性能、光伏发电等专业课程提供了一个综合性实验平台,系统具有较强的趣味性与专业性,有利于提高学生参与实验的积极性,让学生在实践探索中学习知识。
1 系统的设计原理
2 实验系统的设计方案与构成
3 实验教学过程及结果分析
4 结语
本文设计并构建了一款具备防风浪、提水速、水光互补特点的发电系统,该系统可直观演示流体力学原理、太阳能电池发电效果、净水生产过程。学生可利用该系统加深对伯努利方程式的理解,了解亲/疏水性材料、亲水桥、空气阱的概念,学习多领域科学知识,开阔思路,拓展眼界,活学活用课本知识,初步掌握跨领域交叉学科技术的综合应用能力,锻炼实验操作技能,培养创新精神和实践能力。
参考文献
[1] 张春卿,刘世泉,李琪.可追踪太阳能光伏发电教学装置的设计与制作[J].中国现代教育装备,2015(21):17-19.
[2] 黄鹤,秦岭,喻洋洋,等.水光多能互补清洁能源智能发电技术[J].分布式能源,2020,5(2):21-26.
[3] 张兆顺,崔桂香.流体力学[M].北京:清华大学出版社,2015.
[4] 苗中正,陆建华,庄国策.一种水力辅热稳定型净水生产器功能区的构筑方法:中国,202010998354.5[P].2020-09-18.
[5] Miao Z Z, Liang M H, Xiao Z C,et al.Cations-induced fast growth of ultrathin cuprous chloride nanoplatelets[J].CrystEngComm,2016(18): 3340-3342.
苗中正 黄一麒 吴昊 徐帅 贾琪 盐城师范学院物理与电子工程学院 |