太阳能在水中辐射透射的实验研究与海水太阳池的数值模拟

【摘要】：盐梯度海水太阳池是一个具有收集和贮存太阳能双重功能，被誉为未来可以大规模和长时间贮存太阳能的最有应用前景的低温热源设备。相对于传统的燃料太阳池具有原理简单、运行费用低及能源充足的优点，近年来引起世界各国的广泛重视和研究。本论文针对海水非对流型盐梯度太阳池主要做了如下的工作： 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，双对流扩散模型和湍流卷吸运动模型。通过对上述模型的研究，文中讨论了太阳池内部稳定性条件及边界的变化规律。 2．研究表明，水的浊度是影响太阳池热效率的主要因素之一，提高水的透明度能够增加太阳池的运行效率。文中对用过滤和药剂降低太阳池介质浊度的方法进行了实验研究。 3．设计及建造了测量水中太阳辐射透射率的装置。实验研究了超纯水、海水，淡水，降浊后的老卤溶液在不同浊度下的辐射透射率随深度变化的关系。并与W．S．模型进行了对比分析。 4．应用有限差分法和控制容积法对二维模型下太阳池的瞬态行为进行了数值模拟。分析了太阳池内部的温度、盐度分布情况，研究了池壁倾角、风及连续阴天对太阳池热性能的影响。 本文对水中太阳辐射透射率的实验研究及太阳池的数值模拟方面进行了详尽的分析，其结果可以为太阳池的实际运行提供参考。 【关键词】：海水太阳池 盐梯度 降浊 辐射透射率
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TK519
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-14
• 1.1 太阳池技术概述及研究意义7
• 1.2 国外的研究状况7-10
• 1.3 国内的研究历史与进展10-12
• 1.4 太阳池技术的发展趋势12-13
• 1.5 本课题的研究内容和特色13-14
• 1.5.1 研究内容13
• 1.5.2 本课题的特色13-14
• 2 盐梯度海水太阳池的物理模型14-26
• 2.1 海水太阳池的物理模型14-19
• 2.1.1 基本热平衡模型14-15
• 2.1.2 双扩散过程模型15
• 2.1.3 湍流卷吸运动模型15-19
• 2.2 太阳池对太阳辐射能的吸收19-22
• 2.2.1 太阳辐射能的近似表达式19-20
• 2.2.2 太阳辐射能透射率的研究20-22
• 2.3 太阳池内盐梯度分布22-24
• 2.4 本章小结24-26
• 3 太阳池的建造及太阳能在水中辐射透射的实验研究26-35
• 3.1 太阳池中扩散器的设计26
• 3.2 海水太阳池的建立及灌注26-27
• 3.3 浊度的概念及测量27-28
• 3.4 溶液的降浊澄清28-29
• 3.5 水中太阳辐射透射率的实验研究29-34
• 3.5.1 实验数据与结果分析31-34
• 3.6 本章小结34-35
• 4 海水太阳池的数值研究35-49
• 4.1 数值方法简介35-37
• 4.1.1 有限差分法35-36
• 4.1.2 控制容积法36-37
• 4.1.3 界面上当量导热系数的确定37
• 4.2 方程组求解方法37-39
• 4.2.1 三对角阵算法37-38
• 4.2.2 交替方向隐式算法38-39
• 4.3 太阳池数值模型分析39-43
• 4.3.1 控制方程的建立39
• 4.3.2 海水太阳池的物理模型39-41
• 4.3.3 太阳池内传热过程的模拟计算41-43
• 4.4 数值计算结果与分析43-48
• 4.4.1 主要的运行参数43
• 4.4.2 结果与分析43-48
• 4.5 本章小结48-49
• 5 结论与展望49-51
• 5.1 全文结论49-50
• 5.2 展望50-51
• 参考文献51-55
• 致谢55-56
• 发表的论文56-58

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