海水太阳池辐射透射及双扩散特性的实验及计算研究

摘要

海水太阳池是以海水和卤水为主体建造的太阳池，这是建造太阳池比较经济合理的方法。它可以用来收集和储存太阳能，为各种用热提供可靠的低温热源。相对于传统的太阳池具有原理简单、运行费用低及能源充足的优点，近年来引起了世界各国的广泛重视和研究。本文针对非对流型海水太阳池主要做了如下工作： 1.建立了海水太阳池的物理模型，分析了太阳池内的基本热平衡模型、双扩散模型和热稳定性模型。通过对上述模型的研究，文中探讨了太阳池内部稳定性条件和边界的变化规律。 2.建立了大连地区太阳辐射、大气温度和土壤温度函数模型。为结合本地区的实际情况进行太阳池的研究提供了依据。 3.浊度是影响太阳池热效率的主要因素之一，因而降低水的浊度即提高水的透明度能够增加太阳池的运行效率。本文采用药剂降浊和过滤降浊相结合的方法对苦卤溶液进行降浊增效的实验研究。 4.在实验室内进行了卤水原液和降浊处理的卤水的密度和浊度的扩散实验、雨水的自动澄清实验和泥沙澄清实验研究，为室外太阳池的运行和维护提供了依据。 5.完成了海水太阳池的建造、池水灌注等一系列实验工作，对太阳池的温度、浊度及盐密度进行了持续、简便的测量，得到了大量的关于温度、浊度和盐密度的实验数据。对太阳池进行了后期的维护工作，如密度和浊度的控制以及卤虫和藻类的消灭等等。 6.完成了大浊度辐射透射率的随深度变化的研究工作，扩大了浊度的研究范围。 7.完成了太阳池瞬态行为的一维和二维的数值模拟工作，分析了浊度和池底反射率等因素的影响。分析了Soret效应的影响，发现长期模拟中，此效应的影响是不容忽视的。 本文对海水太阳池进行了实验和数值模拟方面进行了详细的分析和研究，其结果可以为太阳池的实际运行提高参考。

目录

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1绪论

1.1引言

1.2太阳池技术概述及研究意义

1.3国外的研究状况

1.4国内的研究状况

1.5太阳池技术的发展趋势

1.6本课题的研究内容

2海水太阳池的物理模型

2.1海水太阳池的物理模型

2.1.1控制方程

2.1.2双扩散模型

2.1.3太阳池的热稳定性模型

2.2太阳池对太阳辐射能的吸收

2.2.1太阳辐射能的近似表达式

2.2.2太阳辐射透射率模型

2.3参数模型

2.3.1大气温度

2.3.2土壤温度

2.3.3物性参数

2.4交叉输运现象-Soret效应

2.5本章小结

3海水太阳池的实验研究

3.1工质及药剂的选择

3.1.1引言

3.1.2浊度的概念及其测量

3.1.3药剂的选择

3.2室内实验

3.2.1密度及浊度扩散

3.2.2雨水自动澄清实验

3.2.3泥沙澄清模拟实验

3.3海水太阳池的建造和运行

3.3.1太阳池的建造

3.3.2太阳池的维护

3.3.3太阳池运行过程数据采集

3.4太阳辐射透射率的实验

3.4.1实验检测

3.4.2实验结果及分析

3.5本章小结

4海水太阳池的数值模拟

4.1数值方法简介

4.1.1有限差分法

4.1.2界面上当量导热系数的确定

4.2一维模型分析

4.2.1控制方程

4.2.2主要运行参数

4.2.3初始条件和边界条件

4.2.4结果与分析

4.3小型太阳池的二维模拟

4.3.1主要运行参数

4.3.2网格选择

4.3.3计算结果

4.3.4存在问题

4.4本章小结

5结论与展望

5.1全文结论

5.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢