海水-鹵水太陽池熱性能研究和梯度層動力穩(wěn)定性分析.pdf

1、隨著人口的激增和工業(yè)的迅速發(fā)展，能源短缺問題日益嚴重，太陽能是最理想的能源之一。鹽梯度太陽池作為太陽能利用的一種形式，兼有對太陽輻射能的吸收和儲存作用，不僅是當今傳統(tǒng)能源的重要補充，更是未來太陽能應用的重要形式。 本文以鹽梯度太陽池為研究對象，從實驗和理論兩個方面進行分析。各部分主要工作及結論總結如下： 建立了表面積2.8×2.3m2深0.8m的實驗太陽池，結合室內(nèi)和室外小型實驗，對實驗太陽池的溫度、鹽度發(fā)展以及濁度分布

2、進行了實驗測定。第一次實驗于2006年8月份開始，在運行后第17天達到最高溫度45.7℃，與同類實驗研究結果比較，本實驗太陽池具有較好的升溫效果。鹵水的透光性較差，直接影響太陽池對太陽輻射的吸收。從兩方面研究了鹵水灌注太陽池的濁度變化：一是研究鹵水降濁處理后，鹵水中藻類的再滋生情況；另一方面比較了雨水分別降落到鹵水和鹽水太陽池中后池內(nèi)濁度的變化。實驗表明絮凝降濁對苦鹵中藻類的生長有一定的抑制作用，雨水在鹵水中的沉降速度明顯低于在鹽水中的

3、沉降速度。 為提高太陽池儲熱層溫度，在一系列模擬實驗結果的基礎上，提出在太陽池底部添加鍋爐渣的方法。從三個方面進行研究：在模擬的小型太陽池中的一系列實驗研究，結果表明，底部添加材料的多孔性有利于太陽池儲熱層溫度升高，與鵝卵石等石材相比，鍋爐渣的升溫和保溫作用更好。后來在實驗太陽池內(nèi)的實驗也證明了這一點；采用一維模型模擬大面積太陽池添加鍋爐渣床的溫度發(fā)展，考慮多孔介質層的孔隙率和厚度對熱性能的影響，結果表明孔隙率減小或厚度增加有利

4、于儲熱層溫度增高；最后在實驗太陽池內(nèi)進行了為期近一個月的實驗。 從太陽池提取熱量并加以應用是建立太陽池的最終目的。本文利用實驗太陽池加熱淡水，進行了短期換熱實驗。在實驗太陽池底部添加鍋爐渣的基礎上，于2007年8月份進行了提熱實驗。對一個容積為56L的淡水桶中的淡水加熱，連續(xù)兩天的提熱實驗結果表明，第一天水桶中的水溫度最高達到38.4℃。理論方面，對于客觀條件一定的太陽池給出最佳水箱容積的計算方法。 鹽梯度層是太陽池最重

5、要的組成部分，太陽池的熱性能主要取決子該層的穩(wěn)定性。文章最后主要對梯度層的穩(wěn)定性進行了分析。在線性穩(wěn)定性分析的基礎上，采用數(shù)值方法，得出梯度層的非線性動力穩(wěn)定性的數(shù)值解。分析了太陽輻射吸收和提熱量對于穩(wěn)定性的影響以及二者的綜合影響：當梯度層的鹽水比較清澈時，提熱量的大小對于臨界穩(wěn)定性Rac的大小影響較大，而池水比較渾濁時，提熱量的大小對于穩(wěn)定性的影響較?。畸}梯度層的非線性穩(wěn)定性問題不能夠采用分析的方法求解，根據(jù)變步長四階Runge-Ku