太阳池非对流层分层影响数值模拟研究

摘要

大阳池一般分为三层:上对流层(Upper Convective Zone,UCZ)、非对流层(Non-convective Zone,NCZ)和下对流层(Lower Convective Zone,LCZ),工程实践中非对流层对太阳池的性能影响较大.为了探讨非对流层层数对太阳池性能的影响状况,利用数值模拟方法,采用有限差分法模拟计算太阳池内的传热过程.计算结果表明,NCZ层数对太阳池性能有重要影响.在UCZ+ NCZ厚度不变的条件下,随着太阳池NCZ层数在0-4之间增加,集热量、储热量、热效率分别在2-7月、2-9月、2-9月出现逐渐降低.无NCZ太阳池的最高单日集热量、储热量、热效率分别为264.33MJ、35 451.17MJ、11.84％,而在含NCZ为4层的太阳池中,分别为237.02MJ、35 294.25MJ、10.72％.而随着NCZ层数的增加,太阳池单日集热量、储热量、平均热效率分别在8-12月、10-1月(次年)、10-1月(次年)出现逐渐升高,无NCZ太阳池的最高单日集热量、储热量、平均热效率分别为144.63 MJ、29863.08MJ、7.85％,而在含NCZ为4层的太阳池中,分别上升到为171.48MJ、32 511.93MJ、8.30％.因此,在构建太阳池时,应考虑NCZ层数对太阳池的影响,根据季节、地域、用途等条件,在3-9月尽量采用无NCZ太阳池,在10-2月(次年)或者昼夜温差较大的荒漠地区则建议采用含NCZ太阳池,而为了充分利用不同太阳池的优势,可以将无NCZ太阳池与含NCZ太阳池串联使用来达到经济效益最大化.