太陽池?zé)猁}雙擴(kuò)散特性的數(shù)值研究.pdf

1、太陽池是一個典型的雙擴(kuò)散系統(tǒng)，包括傳熱和傳質(zhì)過程。目前太陽池傳熱模型已經(jīng)比較成熟，可為太陽池的傳熱問題提供理論依據(jù)。由于傳質(zhì)過程會對太陽池的鹽梯度造成破壞，近幾年來對傳質(zhì)模型的研究也越來越受到重視。但是一直以來學(xué)者們都將傳熱和傳質(zhì)作為兩個獨立的過程處理，使得模擬結(jié)果和實際運(yùn)行情況偏差較大。 本文將熱擴(kuò)散與鹽擴(kuò)散耦合，建立了太陽池的熱鹽雙擴(kuò)散模型，同時計算太陽池的動態(tài)傳熱和傳質(zhì)過程，考慮兩種擴(kuò)散的綜合影響，更符合太陽池的實際運(yùn)行情

2、況。傳熱模型當(dāng)中采用逐日平均太陽能輻射能模型，采用能夠較好地計算具有濁度鹽水的透光性能，尤其是能夠處理非均勻濁度分布的情況的W.S.輻射透射率模型。在傳質(zhì)模型當(dāng)中，同時考慮了由鹽濃度梯度引起的分子擴(kuò)散和由溫度梯度引起的Soret效應(yīng)。模擬結(jié)果與實驗值對比吻合較好。通過模擬太陽池的溫度、密度和質(zhì)量通量分布，總結(jié)得到對太陽池的鹽梯度進(jìn)行控制的主要方法應(yīng)為在溫度高的時期重點在NCZ的中下部以及LCZ補(bǔ)充損失的鹽，質(zhì)量通量的計算值可用于指導(dǎo)補(bǔ)鹽

3、或沖刷表面的速率。 利用所建熱鹽雙擴(kuò)散模型模擬了提熱和池底熱損對太陽池?zé)猁}擴(kuò)散性能的影響。發(fā)現(xiàn)變速率提熱相比恒定速率提熱更為經(jīng)濟(jì)可行，利于太陽池的長期運(yùn)行。在提熱速率不破壞NCZ穩(wěn)定性的前提下，提熱量越大，熱損越小，太陽池LCZ吸收的能量越大；NCZ內(nèi)鹽的擴(kuò)散速率越小，利于太陽池內(nèi)鹽梯度的穩(wěn)定與保持。夏季池底熱損從10W/m3增大到50W/m3時鹽擴(kuò)散速率降低19.8％，但是儲熱溫度下降高達(dá)48.7％。通過小型實驗研究發(fā)現(xiàn)，在太

4、陽池池底加設(shè)多孔介質(zhì)層既可以起到保溫作用，又可以降低鹽擴(kuò)散速率，同時還可以保持土壤的跨季度蓄熱作用，對太陽池的穩(wěn)定運(yùn)行非常有利。模擬結(jié)果表明Soret擴(kuò)散占總擴(kuò)散的百分比在提熱量和池底熱損都很小時最大超過10％，Soret擴(kuò)散對總鹽擴(kuò)散起著不可忽視的作用。隨著提熱量和池底熱損增大，Soret通量所占總通量的份額逐漸減小。 采用有限差分法建立了NCZ提熱的數(shù)學(xué)模型，通過對NCZ提熱方式的模擬計算得知，采用NCZ提熱可增加太陽池的熱