【摘要】：在能源日益匱乏的大環(huán)境下,對新能源的利用自然而然的受到了廣大學者們的關注。鹽梯度太陽池作為一種新型的太陽能光熱轉換和利用系統(tǒng),具有結構簡單,造價低廉,環(huán)境友好無污染等一系列優(yōu)點,具有廣闊的發(fā)展前景,所以對鹽梯度太陽池的研究是國內外太陽能新型利用方面熱點研究課題之一。鹽梯度太陽池是一個典型的熱鹽雙擴散系統(tǒng),其非對流層同時存在著溫度梯度與鹽度梯度,太陽池得以穩(wěn)定運行的關鍵因素在于太陽池非對流層內同時存在的溫度梯度與鹽度梯度所引起的熱鹽擴散過程。本論文以穩(wěn)定運行狀態(tài)下的鹽梯度太陽池的非對流層為研究對象,采用數(shù)值模擬與實驗研究相結合的方法,對非對流層內的熱鹽遷移過程進行了分析與探討。在數(shù)值模擬方面,建立了鹽梯度太陽池非對流層的物理數(shù)學模型,定義其邊界條件及初始條件,并驗證了網格的獨立性。通過數(shù)值模擬結果顯示:太陽池在穩(wěn)定狀態(tài)下,非對流層內的溫度與鹽度均近似呈線性分布,且隨著時間的變化不大;從速度矢量圖中可以看出,在非對流層內存在微小尺度的環(huán)型擴散現(xiàn)象,即擴散成層;另外分析了非對流層內的質量流率,為太陽池梯度層的維護提供了借鑒。在實驗研究方面,通過在室內搭建小型的試驗臺,對鹽梯度太陽池的非對流層內的傳熱傳質過程進行了實驗探究。實驗部分主要包括兩層實驗研究和多層(即太陽池非對流)實驗研究兩部分。通過對實驗數(shù)據(jù)的處理與分析可得:當鹽度差不變的情況下,溫差的增大會加快流體內鹽分的擴散速度,溫差過大,則非對流層鹽度梯度的破壞速度亦會加快;在實驗過程中同樣發(fā)現(xiàn),當鹽度梯度一定時,存在一個最大溫度梯度,使得太陽池非對流層在不高于此溫度梯度的情況下能夠保持穩(wěn)定狀態(tài);此外,對比數(shù)值模擬結果,在穩(wěn)定狀態(tài),非對流層內同一時刻的溫度與鹽度分布曲線圖趨勢相同,且吻合度較高。本論文通過數(shù)值計算與實驗分析兩方面的研究發(fā)現(xiàn),對太陽池非對流層熱鹽遷移規(guī)律的研究,為鹽梯度太陽池的穩(wěn)定運行及后期維護提供了參考依據(jù)和理論支撐。
【圖文】：

圖 3-3 初始時刻溫度分布云圖圖 3-4 初始時刻密度分布云圖由于在本文的數(shù)值計算中，所模擬的為鹽梯度太陽池處于穩(wěn)定運行狀態(tài)下層內的熱鹽遷移過程，，因此，通過數(shù)值模擬的計算，得到的非對流層的溫鹽度分布亦應該為溫度值與密度值自上而下逐漸增大的梯度分布。鹽梯度六個不同時刻下非對流層內的溫度與密度分布云圖，分別如圖 3-5 所示。

圖 3-4 初始時刻密度分布云圖由于在本文的數(shù)值計算中，所模擬的為鹽梯度太陽池處于穩(wěn)定運行狀態(tài)下層內的熱鹽遷移過程，因此，通過數(shù)值模擬的計算，得到的非對流層的溫鹽度分布亦應該為溫度值與密度值自上而下逐漸增大的梯度分布。鹽梯度六個不同時刻下非對流層內的溫度與密度分布云圖，分別如圖 3-5 所示。a) 1h 溫度 b) 1h 密度
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TK519

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本文編號：2619544