一种复合多孔介质盐梯度太阳池制造技术

本发明专利技术提供一种复合多孔介质盐梯度太阳池，其中：太阳池储热层的底部水平铺设有深色多孔介质层，深色多孔介质层的上方水平铺设有透明多孔介质层，透明多孔介质层与所述的深色多孔介质层的孔隙空间充满浓盐水，即孔隙处被浓盐水填充，从而构成了复合多孔介质层；复合多孔介质层总厚度根据所建立的盐梯度太阳池实际深度而定，为了避免因为复合多孔介质层导致的储热层温度升高破坏盐梯度层稳定性，复合多孔介质层的总厚度不大于储热层总厚度的1/2；从复合多孔介质层的上部依次灌注浓盐水层、盐梯度层和淡水层构成复合多孔介质盐梯度太阳池。本发明专利技术具有良好的提高储热层平均温度的特性，具有重要的实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种盐梯度太阳池技术，属于可再生能源与节能领域，特别是一种复合多孔介质盐梯度太阳池，它是一种储热层添加复合多孔介质层的盐梯度太阳池。
技术介绍
盐梯度太阳池是一种具有一定浓度梯度的盐水池，它可以同时收集和储存太阳能，兼有太阳能集热和储热的功能。由于其本身具有的热储存性质，盐梯度太阳池在太阳能热利用方面有重要的发展潜力。盐梯度太阳池主要由三层构成，最下层为储热层，由浓盐水构成，中间层为盐梯度层，盐浓度从下而上依次降低，最上层为淡水层。太阳池中下对流层中高浓度的盐溶液及盐梯度层中自下而上逐渐减小的盐梯度，在重力的作用下，阻止了整个池子的自然对流过程，所以热量不能够以对流的方式散失到表面大气中，只能以热传导的方式通过较厚的盐梯度层传递到水表面，而导热过程是相对缓慢的。这样，到达储热层的太阳辐射被以热的形式储存下来。尽管到达地球表面的太阳辐射断断续续，很大程度上依赖于大气状况，但大面积盐梯度太阳池能够吸收并储存太阳能，即使是在连续的阴雨天里，储热层也不会有大幅度的降温。通过合理设计和运行的盐梯度太阳池能够在温暖季节里储存太阳能供冬季使用。盐梯度太阳池可以提供低温热源，可以为农渔产品干燥，水产品养殖越冬、冬季采暖、海水淡化，甚至热动力发电提供热源。我国幅员辽阔，太阳能资源丰富，盐梯度太阳池不但不能给环境带来污染，根据太阳池的运行原理，它本身还是污染物的容器，比如采用卤水灌注太阳池，制盐剩余的卤水主要成分为NaCUMgCl2和MgSO4等，经常免费提供给化工厂用于生产氯化镁。但目前市场上氯化镁供大于求。将未经处理的苦卤排回大海，既污染了近海海域又造成资源的浪费，并影响盐滩后继产盐的质量，采用卤水灌注太阳池，既利用了可能对环境造成污染的废弃物-卤水，同时又为人们提供了热能。尽管太阳池具有以上优点，但由于传统盐梯度太阳池其储热层主要由浓盐水或者卤水构成，对于大面积太阳池来说，虽然储存的总热能很大，但是储热层的温度不高，一般实际运行的大面积盐梯度太阳池储热层平均温度只有40-70°C之间，这很大程度上限制了盐梯度太阳池的应用，所以提高盐梯度太阳池储热层温度的研究具有重要意义。多孔介质盐梯度太阳池是四层模型，在传统盐梯度太阳池底部添加了一层多孔介质。多孔介质具有较小的热扩散率，低热扩散系数的材料具有良好的保温效果。近年来，有人提出在储热层底部增加多孔介质层的办法以减缓盐向上层的扩散，本专利专利技术人经过研究，结果表明底部添加多孔介质材料有利于太阳池储热层温度升高，添加炉渣的实验结果表明，在提高储热层温度的同时在夜间也有良好的保温效果。一般说，添加的多孔介质以深色为宜，以增加到达太阳池底部的辐射吸收率，根据添加到太阳池中的深色多孔介质孔隙率的不同，一般在5-20cm厚，导致下层部分接收不到太阳辐射，造成多孔介质一定程度上的浪费，储热层平均温度依然没有达到最高值。
技术实现思路
本专利技术是针对多孔介质盐梯度太阳池存在的上述问题，而研制一种复合多孔介质盐梯度太阳池，它是在底部添加两种及以上的多孔介质层，利用不同多孔介质特性达到最佳储热效果，能达到明显提高盐梯度太阳池储热层平均温度，即增加盐梯度太阳池储热层实际可用能(热量尽，Q)的目的。—种复合多孔介质盐梯度太阳池的建立方法该盐梯度太阳池储热层最底部水平铺设深色多孔介质材料，要求该深色多孔介质材料固体部分密度大于孔隙空间充满的浓盐水密度，根据该深色多孔介质材料自身的孔隙率及与浓盐水构成的多孔介质层孔隙率的不同，铺设厚度在5 cm - 20 cm之间。深色多孔介质层上方继续水平铺设透明多孔介质材料，该透明多孔介质材料固体密度大于浓盐水，颗粒粒径大于下层的深色多孔介质材料，该层透明多孔介质层与所述的深色多孔介质层材料充满浓盐水，即孔隙处被浓盐水填充，深色多孔介质层及其上的透明多孔介质层构成了复合多孔介质层。复合多孔介质层总厚度根据所建立的盐梯度太阳池实际深度而定，为了避免由于储热层温度升高而破坏盐梯度层稳定性，复合多孔介质层的总厚度要求不大于储热层的总厚度的1/2。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为 一种复合多孔介质盐梯度太阳池，包括在太阳池外部设置的换热器，换热器的热流体进口设置有热盐水提取管道，换热器的热流体出口设置有换热后热盐水回放管道，换热器的冷流体入口连接和冷流体入口管道，换热器的冷流体出口连接冷流体加热后管道，其中在太阳池的外底部有保温层，在太阳池的内底部水平设置有深色多孔介质层，深色多孔介质层的上方水平设置有透明多孔介质层，该透明多孔介质层与所述的深色多孔介质层的孔隙空间内设置有浓盐水构成了复合多孔介质层，复合多孔介质层及上部的浓盐水层构成了储热层，储热层、盐梯度层和淡水层构成了复合多孔介质盐梯度太阳池。进一步，所述的深色多孔介质层的固体材料密度大于浓盐水。进一步，所述的透明多孔介质层的固体材料密度大于浓盐水，颗粒粒径不小于深色多孔介质层材料。进一步，所述的热盐水提取管道宜处于复合多孔介质层的上部，换热后热盐水回放管道的位置宜处于深色多孔介质层中。进一步，所述的复合多孔介质层或添加至少一种多孔介质材料，或两种不同多孔介质材料。进一步，所述的深色多孔介质层的材料可以是炉渣或深色鹅卵石或深色蛭石。进一步，所述的透明多孔介质层的材料可以是透射率较大的玻璃制品或其他材料； 本专利技术的有益效果是 I)本专利技术复合多孔介质盐梯度太阳池的特点是深色多孔介质材料是选用对太阳光透射率高、反射率低的材料，如炉渣、蛭石、深色鹅卵石等材料，并且该材料具有较低的热扩散率、具有比所灌注的浓盐水更大的密度，同时，该多孔介质材料来源广泛，廉价易得；复合多孔介质层上层的透明多孔介质层材料是选择对太阳光具有高的透过率、低发射率的材料，并且该材料具有较低的热扩散率、具有比所灌注浓盐水更大的密度，同时，该多孔介质材料还应来源广泛，廉价易得。2)本专利技术所述的复合多孔介质盐梯度太阳池具有显著的提高储热层平均温度的特性，在相同的吸热量情况下，可以提高太阳能热利用系统的可用能的量(热量U，具有重要的实际应用价值。附图说明 图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术炉渣和玻璃球组成的复合多孔介质层中不同深度的温度随时间的变化情况示意图。图3为本专利技术单层炉渣多孔介质层中不同深度的温度随时间的变化情况的对比实验结果示意图。图4为本专利技术未添加任何多孔介质情况下的不同深度的温度随时间的空白对比实验结果示意图。具体实施例方式 以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。如图1所示，图1中1淡水层，2盐梯度层，3浓盐水层，4透明多孔介质层，5深色多孔介质层，6保温层，7热盐水提取管道，8换热后热盐水回放管道，9换热器，10冷流体入口管道，11冷流体加热后管道。本专利技术所述的复合多孔介质盐梯度太阳池的热盐水提取管道7的位置宜处于复合多孔介质层的上部，换热后热盐水回放管道8的位置宜处于深色多孔介质层中。本专利技术的图2、图3、图4比较了采用炉渣和玻璃球组成的复合多孔介质与采用单层炉渣以及不采用多孔介质情况下对提高储热层平均温度的作用，也包括热源停止供热后温度随时间变化的实验结果示意图。实验过程如下采用实验用电加热炉对待测容器以恒定功率加热相同的时间10分钟，然后停止加热，直至容器内测点温度降至接近室温，采用温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合多孔介质盐梯度太阳池，包括在太阳池外部设置的换热器（9），换热器（9）的热流体进口设置有热盐水提取管道（7），换热器（9）的热流体出口设置有换热后热盐水回放管道（8），换热器（9）的冷流体入口连接有冷流体入口管道（10），换热器（9）的冷流体出口连接冷流体加热后管道（11），其特征在于：太阳池的外底部有保温层（6），在太阳池的内底部水平设置有深色多孔介质层（5），深色多孔介质层（5）的上方水平设置有透明多孔介质层（4），该透明多孔介质层（4）与所述的深色多孔介质层（5）的孔隙空间内设置有浓盐水构成了复合多孔介质层，复合多孔介质层及上部设置的浓盐水层（3）构成了储热层；储热层及依次设置的盐梯度层（2）和淡水层（1）构成了复合多孔介质盐梯度太阳池。

【技术特征摘要】
1.一种复合多孔介质盐梯度太阳池，包括在太阳池外部设置的换热器(9)，换热器(9)的热流体进口设置有热盐水提取管道(7)，换热器(9)的热流体出口设置有换热后热盐水回放管道(8)，换热器(9)的冷流体入口连接有冷流体入口管道(10)，换热器(9)的冷流体出口连接冷流体加热后管道(11)，其特征在于:太阳池的外底部有保温层(6)，在太阳池的内底部水平设置有深色多孔介质层(5)，深色多孔介质层(5)的上方水平设置有透明多孔介质层(4)，该透明多孔介质层(4)与所述的深色多孔介质层(5)的孔隙空间内设置有浓盐水构成了复合多孔介质层，复合多孔介质层及上部设置的浓盐水层(3)构成了储热层；储热层及依次设置的盐梯度层(2)和淡水层(I)构成了复合多孔介质盐梯度太阳池。2.根据权利要求1所述的一种复合多孔介质盐梯度太阳池，其特征在于:深色多孔介质层(5)的固体材料密度大于孔隙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王华，李科，邹家宁，张安超，张明军，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：