P=9811(Hw+Hf)Q/Ep (1)
式中P——水泵抽水的功率,W;
Hw——抽水扬程(地上扬程和地下扬程之和),m;
Hf——摩擦阻力扬程,m;
Q——抽水的平均流量,m3/s;
Ep——水泵效率,%。
摩擦阻力扬程由各段管道长度、管径以及弯头个数确定,可以用下面经验公式计算。
Hf =ξ(L+4N) (2)
式中:Hf——摩擦阻力扬程,m;
ξ——水头损失系数(根据管径D和流量Q从经验曲线查得),取ξ=1;
L——管道长度,m;
N——弯头个数,假定弯头个数为3。
由公式(1)和公式(2)可以估算出10kW的水泵功率能够抽取地下水的平均流量为0.0032m3/s。具体的说,烟囱高为100m,集热棚直径为150m的太阳能烟囱抽水装置,能够以193L/min的平均流量,将45m深的地下水抽到15m高的水塔中。
结束语
1.利用太阳能烟囱技术进行太阳能能量的转换抽取地下水,弥补了现有的光伏提水成本太高的不足,克服了风力提水受风场和地域限制的缺点。太阳能集热棚下面的地面具有蓄热功能,太阳能烟囱不但白天可以抽水工作,晚上地面释放的热能也可以维持其继续抽水。
2.太阳能烟囱抽水技术回避了大型太阳能烟囱发电须修建超高烟囱的难题。利用太阳能转换的热能直接通过机械传动抽取地下水。这样就可以修建中小规模的太阳能烟囱系统,消除了超高烟囱的安全隐患,提高了能量的转换效率。
3.实现了烟囱系统的自清洗过程。太阳能烟囱的集热棚占地面积大,在运行的过程中,很容易被灰尘所覆盖而降低能量转换效率。利用太阳能烟囱缺陷取地下水,既提供了饮用水源和灌溉水源,又可以方便地进行集热棚表面灰尘的自清洗,能保证太阳能烟囱装置高效正常地运行。


