论文部分内容阅读
土壤储热技术作为一种提高可再生能源系统利用效率的有效方式,逐渐得到了世界范围内的关注和应用,是国内外可再生能领域的研究热点之一。探索土壤高温储热过程中的热湿迁移机理对于土壤高温储热系统优化设计具有重要意义,也是突破土壤高温储热技术规模化应用的关键环节。本文在国家自然科学基金(No.50906020)、天津市科技支撑计划重点项目(No.07ZCKFSF00400)以及国家“十一五”科技支撑计划重点项目(No.PEG200701)资助下,开展了一些土壤高温储热技术的基础研究工作。
建立了土壤高温热湿迁移过程的一维实验装置。在土壤的基本物理特性和水动力学特性的实验测试基础上,分析了不同热源温度条件下土壤高温热湿迁移过程中温/湿度的变化规律。重点对热源附近土壤温度峰值和湿度峰值现象进行了深入研究,初步揭示了该现象的发生机理。本文最后还尝试建立了土壤高温热湿迁移过程的渗流模型,并进行了部分数值求解。
研究表明,在土壤高温热湿迁移过程中,各相传热和传质作用强烈耦合,表现出与纯导热模式下的明显差异。在湿度峰值的主发生区,湿度峰值时间大于温度峰值时间,且温度峰值现象和湿度峰值现象的总体变化特征呈相反趋势。对于远离热源地方,温/湿度峰值现象表现逐渐微弱,出现时间相对滞后。在热源作用下,土壤孔隙中的蒸发-扩散-冷凝过程是导致土壤温/湿度峰值现象的重要机制之一。本文的研究结果对于进一步理解土壤高温热湿迁移现象的物理本质提供了必要的实验依据。