双热源太阳池热泵技术的应用研究

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1、第8卷第1期热科学与技术Vo1．8NO．12009年3月JournalofThermalScienceandTechnologyMar．2009文章编号：1671—8097(2009)O1—0080-05双热源太阳池热泵技术的应用研究刘长志，孙文策(1．大连理工大学能源与动力学院，辽宁大连116023；2．大连工业大学职业技术学院，辽宁大连116034)摘要：对双热源太阳池热泵技术的应用进行了模拟研究。运用有限差分的方法，太阳池模拟结果表明，所储存的能量相对比较稳定，可为变负荷载荷供热；太阳池热泵技术的应用模拟结果表明，太阳池作为地位热源时，热泵制

2、热的性能系数在4．O8～4．87。若冬季太阳池作为低位热源的提热量为20W／m。，完全能够满足冬季供暖时的温度要求。研究结果为实际利用提供了计算方法和重要依据。关键词：太阳池；双热源热泵；热利用；运行策略中图分类号：TK513．5文献标识码：A时，蒸发器表面温度低于室外空气的露点温度，蒸O引言发器表面凝露，影响了热泵的效率，用太阳池提供太阳池是利用具有一定盐浓度梯度的池水作的低位热源就能很好的解决此方面问题。为集热器和蓄热器的一种新的太阳能热利用系1太阳池热量提取性能的模拟统，它的最大特点是储能容量大、时间长，在夏季存储的能量可以在冬季提供使用，因

3、而太阳池新1．1建立太阳池提热系统物理模型技术被广泛用于采暖和空调、海水淡化、制盐、发在建立物理模型的分析中作了一些简化，将电以及需要大量低温热源的工农业应用领域。太太阳池内的传热过程看作一维、非定常、具有内热阳池的经济性与它的规模大小有密切联系。一般源的导热问题来处理。应用有限差分法可对太阳认为，要使太阳池具有实用价值，其面积应达到千池内部的瞬态行为进行模拟，得出比较符合太阳平方米以上。太阳池的这一特点增加了实验研究池实际情况的数值解。控制方程为的困难性，而用计算机来模拟各种条件和参数下p(x)Cp(z3t一())一H。一q的太阳池特性则比较方便

4、，可以通过计算机模拟来探讨热量的利用、热量提取方式对太阳池温度(1)变化的影响以及这种影响对太阳池的设计要求等采用有限差分法将太阳池划分为15层，上部问题。对流层(upconvectionlayer，UCZ)单独划分为一太阳池中热量的提取方式一般有直接取热和层，梯度层(non—convectionlayer，NCZ)划分为均间接取热两种。间接取热法是在池中架设热交换匀的十层，下对流层(1owerconvectionlayer，器，通过载热剂间接将热量提取出来。这种方式对LCZ)单独划分为一层，土壤划分为均匀的三层，池的稳定性影响很小，有利于池的长期

5、运行。本文从LCZ中以恒定的热流量q一20．0w／m。提热，采用间接取热的提热方式。在冬季，空气型热泵每一层的温度和物性都可看作是均匀一致的。如收稿日期：2008—1卜17：修回13期：2009—01—05．基金项目：国家自然科学基金资助项目(50676016)．作者简介：刘长志(1975一)，男，讲师．E—mail：lczhi888@163．com；孙文策(1946一)，男，教授，博士生导师，主要从事能源利用、新能源的开发、阴燃、流动与传热等方面的研究．E—mailSWC@dlut．edu．cn第1期刘长志等：双热源太阳池热泵技术的应用研究图1所

6、示。太阳池池水的物性参数看作是温度和盐度的初始条件为太阳池的初始温度等于环境温函数，其函数关系]为度。太阳池的边界条件比较复杂，池的上边界应满k一0．5553—0．0一0／0／0813丁S+0．0008(￡一足热平衡方程：20)，JD一998+0．65S一0．4(一20)，Cp一4180+走(z)3t4．396S+0．0048S。一q+q。+gr(2)x=0土壤的物性参数看作是常数，根据实际情况，式中：q为从水面到环境的对流热损，q为由于蒸取湿黏土的物性参数，即k一1．28w／(m·K)，发造成的热损，q为水面对环境的辐射热损。一1460kg／m。

7、，Cg=：=880J／(kg·K)。如果假定人射的辐射能在池底全部被吸收，计算中采用大连地区的太阳辐射Ho、大气这部分能量为H(h，r)，同时设损失到土壤的热温度t。，拟合值分别为流为q。，并假设以恒定速率从池底提取热量q，于HD===183．3+70．3sin(2~D／365)，W／m。是LCZ应满足热平衡方程n]：tD一12．3+13．6sin(2~D／365)，℃是(z)3tI—H(h，r)一q(r)一q(r)(3)式中，D为自春分日(3月21日)算起的天数。1．2太阳池的稳定性要求土层保持恒定的温度并等于该地的年平均气由于太阳池内的溶液存在

8、一定的浓度梯度，温。本文采取的模型是池深为2．2m的正方形斜这种浓度差造成的密度梯度可以与温差所引起的壁太阳池，其主要参数