多孔介质对太阳池传热传质影响的研究

通过实验与数值模拟相结合的方法研究在太阳池底部增设多孔介质水层对太阳池热盐双扩散及储热量、稳定性等的影响.在实验室研究了多孔介质对盐扩散的抑制作用.在海边沙滩建造了两个小型太阳池,测量了有无多孔介质太阳池的温度分布和盐度分布并进行数值模拟,模拟值与实验值吻合较好.计算了有无多孔介质太阳池盐梯度的分布、池子稳定性情况以及多孔介质对太阳池的储热量的影响.结果表明,在太阳池底部加设多孔介质水层可以提高太阳池LCZ温度.多孔介质水层有利于提高太阳池的储热量,有利于抑制盐分向上扩散,可以节省太阳池的盐资源消耗,并有利于提高非对流层的盐梯度和稳定性.     

盐梯度太阳池双扩散模型及热盐变化规律数值模拟

建立盐梯度太阳池热盐扩散二维简化数学模型,对1.0 m×1.5 m的太阳池进行数值分析,得出太阳池蓄热过程中的热盐瞬时扩散规律,并与实验值相比较,两者吻合较好。研究结果表明:随着太阳辐射时间的增加,上对流层和下对流层的对流微团数逐渐增多,使得非对流层厚度减小而上下对流层厚度均增加,但在一定时间内盐度梯度造成的密度梯度始终大于温度梯度引起的密度梯度,从而抑制非对流层的对流产生,为实际盐梯度太阳池的运行与维护提供参考依据。     

在盐梯度太阳池储热层添加锅炉渣的实验和理论研究

提出在太阳池储热层添加锅炉渣从而增加太阳池储热层温度的方法,并从实验上加以验证.为此,采用小塑料槽模拟太阳池进行了不同添加材料效果比较的小规模实验.在小型实验的基础上,在表面积2.3m×2.8m,深0.8m的实验太阳池储热层底部添加0.1m厚的锅炉渣,进行为期28d的测定,以实际测定的太阳辐射强度和环境温度作为边界条件模拟计算,并将实验结果与计算结果作了比较,二者吻合较好.实验结果表明在太阳池底部添加0.1m锅炉渣比不添加情况下太阳池底部(距底面0.2m以下)平均温度的计算值要高8.5℃.该方法造价低,易实现,适合用于增加大型太阳池储热层温度的实际应用.     

梯形盐水太阳池的实验与模拟研究

以梯形盐水太阳池为研究对象,搭建表面积2.4 m×2.4 m,底面积1.0 m×1.0 m的小型梯形盐水太阳池,基于实验数据对梯形盐水太阳池进行一维数值模拟,建立热盐双扩散离散模型,改进池底反射模型、辐射透射模型和包括表面热损、壁面热损和土壤层热损在内的详细热损失模型,通过模拟与实验结果的对比验证模型的有效性。结果表明:太阳池梯形结构可增强太阳辐射利用率,减少下对流层散热量,提高太阳池储热能力,从而提升太阳池的供热温度。     

纳米颗粒对盐梯度太阳池热性能影响的实验研究

为了增强太阳池的储热温度以及热效率,采用了在太阳池下对流层添加纳米颗粒的方法.通过光照实验与沉降实验选取质量分数为0.010％的碳纳米管溶液添加到太阳池的下对流层,然后与普通盐梯度太阳池进行对比实验,并对实验数据进行分析、计算.实验结果表明:在相同模拟光源下,含纳米颗粒小型太阳池的下对流层平均温度提高了 1.7℃,效率...     

太阳池的热盐双扩散模型及性能分析

建立了太阳池热盐双扩散数值模型,模拟结果与实验值对比,吻合较好。讨论了提热过程对太阳池热盐特性的影响规律,在提热速率不破坏NCZ稳定性的前提下,随着提热量的增大,热损失和盐损失都减小。热损降低,太阳池热效率提高;而盐损失降低,则利于NCZ内盐梯度的保持。模拟了太阳池受池底热损影响的热盐扩散规律。Soret通量所占总通量的比值在提热量和池底热损较小的情况下最大超过10%,因此Soret效应引起的盐扩散对总盐扩散起着不可忽视的作用。     

配合集热器的盐梯度太阳池热性能实验与分析

构建表面积为1.50 m×1.50 m的小型实验用盐梯度太阳池,并与平板太阳能集热器配合使用,分别对普通太阳池和集热增强型太阳池进行了储热、放热实验。实验研究与理论分析表明:单独盐梯度太阳池的放热量为3.5×103k J,热效率为13.6%;集热增强型太阳池放热量可以达到4.8×103k J,且热效率增至28.1%。另外后者下对流层温度最高可提升10℃以上,从而证明太阳能集热器可以有效提高太阳池热效率,增加下对流层储热量。此外,考虑了放热过程换热器对太阳池下对流层的扰动,对比实验前后的溶液浓度,可以看出实验后太阳池盐度曲线合理,非对流层呈良好梯度分布,太阳池稳定性并未遭到破坏。     

不同非对流层盐梯度层层数对太阳池性能影响

研究不同非对流层层数对太阳池稳定性、热性能的影响,以实现太阳池性能的优化。以工业NaCl为工质配制不同盐度溶液制备太阳池。以浊度、盐度和温度为考核指标,对太阳池的稳定性、吸热性和储热性进行研究。结果表明:当上对流层、非对流层、下对流层所占太阳池池体体积比率不变,非对流层各层厚度均匀设置时,太阳池降浊速度、盐梯度层稳定性、热性能均随太阳池非对流层盐梯度层层数的增加而增加。增加非对流层盐梯度层层数有利于改善太阳池的性能,太阳池的最佳非对流层盐梯度层层数为4。     

利用太阳池加热沼气池的实验研究

本文报道了利用小型实验性太阳池加热沼气池使之提高产气率的实验研究结果。所用太阳池的面积为11.5m~2,深度为1.2m,沼气池的容积为0.8m~3。文中还介绍了太阳池和供热系统的建造、换热器和测试元件的安装以及各个部分的运行情况,并给出了太阳池的盐水溶液温度和浓度的分布、变化以及沼气池升温和产气率提高的情况。     

盐梯度太阳池有机朗肯循环发电系统热力性能分析

针对盐梯度太阳池具有长期聚热及跨季节蓄热的特性,选取R245fa作为循环工质,以实验用小型盐梯度太阳池下对流层60~90℃储存热量作为供热热源,建立盐梯度太阳池低温有机朗肯循环(ORC)发电系统数学模型,研究了有机工质的蒸发温度对系统性能的影响。分析结果表明:蒸发温度的变化对太阳池下对流层回热温度、系统工质流量、不可逆损失和效率都有着重要影响,另外蒸发温度变化对功率有双重影响,存在一个最佳蒸发温度,使得系统功率达到最大。