太阳池热利用率的数学模型研究

通过对太阳池集热和蓄热性能的研究,借助平板型太阳能集热器的分析和计算方法,提出了太阳池热利用率的数学模型,并作了较详尽的讨论。     

强化太阳池热性能实验研究

建立了两个表面尺寸2.4m×2.4m、深1.2m结构相同的小型盐水太阳池,通过向太阳池底部添加多孔介质、在太阳池表面加透明塑料膜盖,以及将太阳池与太阳能集热器相结合的方法,探索强化太阳池热性能的途径.实验结果表明:多孔介质用于太阳池可以起到降浊、蓄热的双重功效、加透明塑料膜盖可以有效降低太阳池浊度,减少表面散热,并影响下对流层温度分布;辅加太阳能集热器可以明显增加太阳池下对流层温度,但对非对流层和上对流层影响较小.     

多孔介质对太阳池热盐扩散影响实验研究

研究在太阳池底部增设多孔介质水层对太阳池热盐扩散的影响及对水体的传热特性和温度分布的影响.实验结果表明,多孔介质水层可以起到隔热保温作用.测量了石子水层和炉渣水层的热扩散率和导热系数,验证了炉渣水层的隔热保温性比纯水强;通过观测有多孔介质层与无多孔介质层以及不同材质、不同尺寸多孔介质等情况下的盐扩散规律,发现多孔介质层明显抑制了盐的扩散,有利于盐梯度的保持.     

氯化镁、氯化钙太阳池热稳定系数的测定

本文通过对氯化镁和氯化钙水溶液的密度、粘滞系数、比热容、导热系数的测定和盐扩散系数的计算，得到了以这两种盐为工质的太阳池热稳定系数，从而使该两种太阳池的稳定性得以简便地监测和控制     

盐度与浊度对太阳池各层性能的影响

针对盐梯度太阳池的盐度和浊度,采用实验与理论分析相结合的方法进行研究.通过建立小型太阳池,得到了不同盐梯度下太阳池各对流层温度曲线;从光学的角度进行理论分析,并与实验数据对比,结果表明:温度变化率随太阳池深度增加而增加,温度变化率在下对流层深度的2/5 ～3/5处最大;非对流层浊度随盐度、悬浮颗粒粒径及数量增大而增大;...     

太阳池的非稳态热性能的数值模拟

为了收集和储存太阳能,必须深入研究太阳池的运行机制,采用太阳池在非稳态情况下热性能的相关数学模型,以有限差分方法对热性能进行了数值模拟,得出了太阳池温度场的分布规律,进一步分析了池水浊度、池底保温层等对太阳池热性能的影响,计算表明：太阳池底部应铺设保温层,但不宜太厚;水浊度抑制了太阳辐射在池中的传播,大大降低了太阳池的热性能。最后用实测数据验证了计算结果的可靠性。     

换热器对平板型太阳热水系统热性能的影响分析

分析了换热器对集热器效率的影响,确定了换热器对集热器的削弱因子;提出了二次换热平板型太阳热水系统的能量方程。对自然循环二次换热平板型太阳热水系统系统的热性能进行了测试与分析,测试表明,自然循环二次换热平板型太阳热水器的平均日效率低于普通平板型太阳热水器,但高于真空管太阳热水器。     

平面反射板对太阳池集热性能的影响

本文提出了太阳池反射板的数学模型,并进行了计算。结果表明,加设平面反射板可以提高小型太阳池的集热性能,尤其在冬季其效果更加明显。     

真空管太阳热水器热性能的实验研究

通过对真空管太阳热水器的系列测试实验,对影响热水器热性能的几个因素进行了实验研究,得到了日效率ηｄ与ＶＡＲ正相关,与Ｈ无明显关系,Ｕｌ与ＶＡＲ无明显关系的实验性结论。     

盐田太阳池实验研究

在海边盐田建造了50m^2的太阳池，以制盐的废弃液“老卤”灌注太阳池底层，以海水或收集的淡水冲洗水面，进行了太阳池蓄热的实验，测量了太阳池的密度、温度和浊度的分布，对盐田太阳池的运行维护和经济性进行了分析研究。对盐田太阳池特有的问题，如老卤的澄清化处理和卤虫的杀灭进行了实验。研究表明盐田太阳池是一种成本低、用途广泛、适于大规模应用的太阳能集热和蓄热装置。     

平流层飞艇太阳能电池热性能数值模型

平流层飞艇太阳能电池的温度对电池转化效率有着显著的影响;同时在正午时分可能对飞艇蒙皮以及内部浮升气体的温度造成不利的影响,并恶化飞艇的"超热"、"超压"现象。因此,很有必要对平流层飞艇太阳能电池热性能进行分析;但是相关研究却不是很全面。建立了平流层飞艇太阳能电池热性能分析数值模型,包括太阳能电池的太阳辐射模型、多层热传递模型。基于该数值模型,开发了MATLAB仿真程序。设计并开展了飞艇太阳能电池温度地面测试试验,对所建的热模型进行了验证。在研究过程中,分析了太阳能电池在一天内的温度变化情况。此外,详细讨论了日期、隔热层、太阳能电池外部封装层透波率以及风速等因素对于太阳能电池温度的影响。可以为平流层飞艇太阳能电池的设计提供有用的参考信息,为平流层飞艇热控制及热设计提供依据。     

海水太阳池二维数学模型

盐梯度海水太阳池具有收集和贮存太阳能的双重功能.为了满足太阳池研究计算的需要,建立了海水太阳池的二维轴对称模型,对太阳池内的温度场进行了模拟计算,并与实验数据进行了对比.通过比较发现,采用W.S.模型,其数值结果和实测值比较吻合;太阳池面积和浊度对太阳池热行为有很大影响,应用二维模拟计算,可确定简化为一维模型的太阳池的最小面积为300m2.     

太阳能炕的蓄热特性研究及其对睡眠热舒适度的影响

结合北方传统火炕的特点,建立了与太阳能热水系统结合的太阳能炕理论模型,并搭建太阳能炕系统实验台,进行了实验测试,模拟计算结果与实验测试结果吻合较好.依据通过实验验证的模型,采用合肥实测的气象数据,分析了太阳能炕系统在冬天工作时对睡眠热舒适度和室内热环境的影响.结果显示:在室外平均温度0℃左右和炕面温度不超过35℃的条件下,室内空气温度维持在8～15℃之间,在晚上21点太阳能热水系统对炕停止加热后,人所处的睡眠环境能保持在28.5～34℃的热舒适温度区间,太阳能贡献率为34.5%.     

小型海水太阳池实验及考虑浊度的温度分布模拟

建立了2.8 m×2.3 m×0.8 m小型太阳池,以卤水和溶解粗盐的海水灌注太阳池各层,进行了持续的池内温度和地表太阳辐射强度的测量.根据测定的气温和太阳辐射强度数据,考虑侧壁阴影部分对散射辐射的吸收,针对本太阳池进行了温度分布的逐时变化数值模拟.实验和计算结果表明,实验值和计算值吻合较好,保温性能较好的小型海水太阳池升温较快,适于在温度较高的月份用于供热.     

太阳能光伏/光热复合集热器能量转换性能的数值模拟

建立太阳能光伏/光热(PV/T)复合集热器的光电与光热耦合能量转换的数值模型,利用TRNSYS软件模拟PV/T集热器的光电、光热转换性能,分析结构参数和运行参数对PV/T集热器的能量转换性能的影响.计算结果表明:减小集热板排管的管间距与管径的比值有利于提高光热与光电转换性能;冷却流体的入口温度对PV/T集热器的性能影响显著,较低的入口流体温度有利于保持更高的光热和光电转换效率.增加冷却流体的入口质量通量可提高光热和光电效率;当入口质量通量增加至6.9 g/(s·m2)时,PV/T集热器的热、电效率分别为66.2％和10.8％,进一步增加入口质量通量对提高光热、光电效率的作用不大.     

水浊度和提热量对太阳池盐梯度层稳定性综合影响

研究了太阳池非对流层在温度梯度作用下的重力稳定性问题.考虑了池水对于太阳辐射的吸收,并假设边界上一定的热通量为导热微分方程的边界条件,基于控制方程的弱解形式采用Galerkin方法得到对流开始发生的临界条件.给出了池水的浊度（消光系数）和提热量f对于非对流层（也叫梯度层）稳定性的影响.结果表明,临界稳定值Rac受水体浊度的影响很小,当浊度变大后,Rac略有下降;考虑提热量f和浊度的综合影响,当f为0.65～0.70时,池水浊度对梯度层稳定性的影响最小;当f小于此范围时,随着梯度层内浊度的增大,Rac增大,系统趋向稳定;当f大于此范围时,随着梯度层浊度的增大,Rac减小,系统趋向于不稳定.