水和能源都是人类不可或缺的资源。随着世界人口的增长和经济的发展,人类对淡水资源以及能源的需求与日俱增,造成了世界范围内的淡水短缺和能源危机。为了解决淡水危机,海水淡化技术是一个很好的选择。但是传统的海水淡化技术不仅需要消耗大量的常规能源,进一步加剧了能源危机,而且还造成了环境的污染。因此,人类迫切需要一种新能源来满足日益增长的需求,而太阳能作为一种清洁能源,具有很大的吸引力和前景。利用太阳能进行海水淡化将是未来解决淡水危机的一种有效途径。　　 本文提出了一种利用太阳能同步进行海水淡化和热发电的新系统。它是以太阳池为供热源,将冷海水加热后引入真空室的反动透平机中,热海水将在透平机中的缩放喷嘴内发生相变,产生水蒸气,而因相变膨胀产生的动力会驱动发电机发电。该系统不需要消耗化石燃料,不污染环境。如果此项技术能应用于实际,对于解决水资源和能源危机来说是一个很好的选择。　　 本文主要做了以下四方面的工作:　　 一、根据前人对传统海水淡化技术和太阳能海水淡化技术的大量研究,提出了一种基于太阳池的海水淡化与热发电系统,详细阐述了本系统的工作原理和热力学过程。分析得出了典型参数:海水温度75℃,海水压强101.33kPa,冷却温度25℃,真空室压强3.17kPa,海水质量流0.1kg／s条件下的最大发电量为1.578KW,淡水率为7.91％,计算出了系统三角循环的热效率为7.74％；通过理论分析得出淡水率和发电量随热海水温度的升高和冷却温度的降低而增加。　　 二、结合等熵均相模型和变截面的定熵流动理论,重点给出了两相流拉瓦尔喷嘴的设计过程,得到了拉瓦尔喷嘴喉部直径和出口直径的计算公式。综合考虑喷嘴效率、机械摩擦和蒸汽阻力后,分析得出了系统发电量的计算公式。基于阿基米德螺旋线,初步提出了一种新型碟型喷嘴。借助于MATLAB,给出了真空室、蛇管换热器和冷凝器的设计计算过程。　　 三、建立了一个小型试验台。通过试验成功证明了太阳能海水淡化与发电系统工作原理的可行性。得出热海水温度40℃～80℃范围内,真空室温度30℃,真空室压强4.25 kPa,冷水入口温度20℃,冷水出口温度25℃的条件下:淡水率和发电量同热海水温度的关系,并与理论预测相符合。试验发现,某些条件下实际淡水率略高于理论值,但是实际发电量与理论值差距较大。　　 四、分析得出影响系统发电量较低的因为,其中海水在喷嘴内膨胀不充分是造成发电量低的最主要因为,说明理论分析时选用的等熵均相模型具有一定的局限性,并不能完全适合于两相流模型分析。同时,冷凝器制造误差、不凝结气体以及机械磨损等因素也影响着系统的发电量。