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1、工程热物理学报,第卷增刊年,月斑盐梯度太阳池热性能模拟及实验研究张红梅解茂昭孙文策葛少成大连,大连理工大学能源与动力学院一模型的基础上加入了浊度和池底反射率的影响,更符合摘要采用一维数学模型研究盐梯度太阳池的热特性在实际情况模拟结果表明浊度和池底反射率是影响太阳池热特性的重要因素对一面积为的试验水池进行了温度和浊度的系统测量数值模拟与实验结果吻合良好提出了降低浊度和运行维护太阳池的有效措施关健词海水太阳池浊度反射率中图分类号文献标识码文编号刁叱一一匕任沙加,儿了妙刃为幻,动‘室一一勿一娜却吧一这,前言一理论模型利用了一个经验公式考虑了盐水浊度对太阳辐射在水中
2、穿透的影响其结果表明水的太阳池是一种能收集和储存太阳能的装置典型的盐梯度太阳池结构可分为层,如图所示上部由于水分蒸发以及受到风、雨等外界扰动影响,形成上对流层。下部由于向外传热和提热的影响,会形成下对流层由,这两层具有于存在对流现象均匀的温度和浓度中间就是非对流层,其温度和悠勺勺勺、’,浓度随深度的增加而增大呈梯度分布当盐浓度一闷舜咬的梯度大,,伙于温度梯度时便能抑制对流的发生使衬一粉城叭,”勺,勺忿勺得非对流层处于稳定状态下对流层的热损失只能,,少保温层少亿今少分不乙今通过热传导发生而水的导热系数非常小导热损’二、‘⋯失也就非常小这样非对流层就象一个透明的
3、隔热钾⋯’扮,,⋯’层允许太阳能通过并储存在下对流层内⋯关,国内外于盐水浊度对太阳池热性能的影响。‘、都有一定的研究等人用一维理论图盐梯度太阳池示愈图模型研究盐水浊度对盐梯度太阳池热性能的影响收稿日期一修订日期冬基金项目国家自然科学基金资助项目一,,山东曹县人,硕,主要从事热能转换与利用研究作者简介张红梅女士工程热物理学报卷清澈度对盐梯度太阳池的热性能起着非常重要的作研究结果表明,盐浓度对于太阳辐射透射并不。、,。址对一个以用凡海水为盐源和水源起显著作用而盐水的澄清即水样的浑浊程度才,。,面积为的太阳池进行了试验研究其试验起到关键作用在太阳池的实际运行当中盐
4、水的,、测试方浑浊度问题是不与本文有很多相似之处在盐卤水质处理可忽视的因素法等方面颇有借鉴意义本文建造了以卤水和海水海水太阳池是由海水和制盐剩余的卤水灌注而,,,为主体的太阳池并从实验与数值模拟两方面对其成但是海水和卤水都有一定的浊度虽然经过预,,热性能进行研究重点是考虑浊度和池底反射率的处理其浊度仍高于纯盐水灌注的太阳池在进行影响模拟一模型浊度计算时使用了考虑浊度因素的,均匀时该模型可用下式表示数学模型,,,。温度控制方程池内瞬态温度分布控制方程为,一式中一一几「一“擎票工、一擎产攀、,·‘一一一·式中为池中盐水密度,马,,,从为无量纲的透射函数为盐水的浊
5、度为池中盐水比热为池中盐水导热系,是水浊度为时的无量纲,,数双为到达池中某处的太阳辐射热流量,,,,。参考透射函数而则为给定浊度下的无量纲二从为地表的太阳辐射值透射函数和参考函数的比值参数选取在非均匀浊度时的表达式为对于控制方程采用一维有限差分方法求解储坛诬一热层和上部对流层各单独为一层非‘,一,‘,‘艺隽艺艺色艺对流层与土壤层均采用层进行计算人儿物性参数,葱,二每一水平层内的温度和物性参数均匀一致各式中低代表穿过层盐水的综合浊度为自,,、层之间的物性参数不同池水的导热系数入二密度水面起算的深度色色分别表示第层和第,,,,、。”比热几与盐水浓度及温度的关系层
6、的浊度表示第层的厚度由经验公式给出池底反射率,在建造太阳池时一般将池底处理为黑体但是··‘吸矛才、了、,召吸飞、了、产、了‘、,。一一自,、、维护在太阳池的运行过程中由于落尘清洁困难,“”··及盐结晶等影响这种黑体效应将会逐渐消失一一内,因此在太阳池的实际运行中池底反射率是客观存在的一般情况下涂成黑色的土壤池底的反射率约,,、、、、其中二。的单位分别为为经过一段时间的运行后池底将积累沙砾几,吨、“。土壤层取湿粘土的物性参数,落尘及树叶等杂物或者由于储热层温度的波动引,·即入。,,几起盐结晶池底的反射率将会升高通常杂物的反射,、,率约为盐的反射率约在之间这样池
7、底反射率将大大增加,从而影响太阳池的热特性。气象条件气温和太阳辐射的均采用大连地,其中盐度控制方程区的拟合值其中池内瞬态盐度分布控制方程为少、占吸、了、、户声、,二勺﹄,,二,气一〔刀、口了口口二二一一、“、“,【】为的单位分别为为自春分日盐扩散系数。月号算起的天数二。一二一一边界条件为辐射透射率模型刽,增刊张红梅等盐梯度太阳池热性能模拟及实验研究二,,初始条件为上层浓度义下层浓度下降说明浊度对太阳池的影响是不可忽视的从,非对流层中浓度成线性变化。图中还,,可以看出当池内浊度大致为线形分布时虽然底部蚀度很高,但对太阳池的热特性影响并不模拟结果及讨论大。这说明
8、在建造太阳池时,对底部所灌注的盐水,在,,或者卤水并
