太陽池熱鹽雙擴散特性的數(shù)值研究.pdf

1、太陽池是一個典型的雙擴散系統(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，使得模擬結果和實際運行情況偏差較大。 本文將熱擴散與鹽擴散耦合，建立了太陽池的熱鹽雙擴散模型，同時計算太陽池的動態(tài)傳熱和傳質(zhì)過程，考慮兩種擴散的綜合影響，更符合太陽池的實際運行情

2、況。傳熱模型當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)模型當中，同時考慮了由鹽濃度梯度引起的分子擴散和由溫度梯度引起的Soret效應。模擬結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，總結得到對太陽池的鹽梯度進行控制的主要方法應為在溫度高的時期重點在NCZ的中下部以及LCZ補充損失的鹽，質(zhì)量通量的計算值可用于指導補鹽

3、或沖刷表面的速率。 利用所建熱鹽雙擴散模型模擬了提熱和池底熱損對太陽池熱鹽擴散性能的影響。發(fā)現(xiàn)變速率提熱相比恒定速率提熱更為經(jīng)濟可行，利于太陽池的長期運行。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時鹽擴散速率降低19.8％，但是儲熱溫度下降高達48.7％。通過小型實驗研究發(fā)現(xiàn)，在太

4、陽池池底加設多孔介質(zhì)層既可以起到保溫作用，又可以降低鹽擴散速率，同時還可以保持土壤的跨季度蓄熱作用，對太陽池的穩(wěn)定運行非常有利。模擬結果表明Soret擴散占總擴散的百分比在提熱量和池底熱損都很小時最大超過10％，Soret擴散對總鹽擴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