發(fā)布時間：2020-10-26 02:38

　　 森林土壤溫差發(fā)電系統(tǒng)利用土壤地熱能進行發(fā)電,在未來擁有廣泛的應用前景。當前,土壤溫差發(fā)電系統(tǒng)的熱電轉換效率較低,所以需要獲取森林土壤在深度方向上的溫度梯度,對溫差發(fā)電系統(tǒng)進行優(yōu)化。本文以森林土壤的熱傳遞為研究對象,通過對土壤傳熱性質的研究,建立了用以研究土壤傳熱的材料模型,根據(jù)此材料模型建立了土壤穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)傳熱模型,并通過土壤熱源分布實驗對本文的土壤傳熱模型進行了驗證。對森林土壤的熱物性影響因素進行討論,采用Hot Disk熱常數(shù)分析儀測量了不同含水率、不同密度的土壤熱物性,并確定了土壤熱物性擬合公式;并結合土壤三相特性提出了計算土壤傳熱性質的重構模型,根據(jù)土壤熱物性測試結果對本文的土壤重構模型預測結果進行驗證,預測值與測量值之間的平均偏差為3.05%,證明了此模型的可行性。根據(jù)土壤熱物性擬合結果和土壤重構模型分別建立了用以研究土壤傳熱的材料模型,將兩種不同的材料模型作為邊界條件,利用傳熱學理論,建立了土壤一維傳熱的穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)數(shù)理模型,結合上述邊界條件,對穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)傳熱微分方程進行求解。通過室內外森林土壤熱源分布實驗,獲取土壤在一天、一年內不同深度下的溫度數(shù)據(jù)變化,利用實驗數(shù)據(jù)對本文的土壤傳熱模型進行驗證:一維穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)理模型預測值與測量值之間的平均誤差為3.92%;一維非穩(wěn)態(tài)傳熱數(shù)理模型預測值與測量值之間的平均誤差為4.21%%。結合前人研究的實驗數(shù)據(jù),本文的土壤傳熱模型預測值與測量值之間的平均偏差為12.16%,證明本文的土壤傳熱模型的可行性。
【學位單位】：北京林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S714
【部分圖文】：

式一直是研宂者們考慮的關鍵問題（Ｇｉｌｂｅｒｔ?Ｍｅｔａｌ，?２池供電，太陽能供電和風能供電等幾種為無線傳感器電存在著更換困難和及時性難以保證的問題，而且線路容易受到損壞。在森林環(huán)境中，由于受到森林郁的作用，光強的作用比較微弱，而且森林內近地表的致太陽能和風能供電的方式不能在森林中廣泛應區(qū)材的原位供電方式成為無線傳感器供電的必然選線傳感器的電源研宂熱點主要集中在聲波能、電磁波熱能被認為是未來最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色能源之一。對的作用下，大量的天然熱能儲存在土壤中，七壤就是冬天的自然林中，森林十壤的地表與２ｍ以下的土壤ｅｔａｌ，２０１５）�；�于塞貝克效應，溫度差可以產生電能的溫差進行發(fā)電進行了相關的設備開發(fā)和設計（Ｓｔｅｖｅ為林中無線傳感器供給穩(wěn)定微電源。??

＾ｐｃ??擴散系數(shù)，ｍ２／ｓ；?乂一物體的導熱系數(shù)，Ｗ／（ｎｖＫ）；?物體的密度比熱容，Ｊ／（Ｋｇ，Ｋ）。??林土壤的熱物理特性，目前國內已經有了一定的研宄。國內常用的方法可以概括為以下幾種：??土壤熱響應實驗測量土壤的熱物性??響應實驗的原理如圖１－２所示，流體在加熱器中連續(xù)加熱后，進行換熱，由于流體與土壤之間存在溫度差，故載熱流體與地下遞，從而導致流經地埋管中的流體溫度發(fā)生變化，通過測量流，結合數(shù)據(jù)分析，可以得到土壤的熱物性（宋欣陽，２００９；隋曉鳳?

圖１－５本文的研究流程圖??Ｆｉｇ．?１－５?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ??．５．本章小結??本章中，主要介紹了本研究的背景和意義，對國內外土壤傳熱性質和傳熱模型宄現(xiàn)狀進行了介紹，總結了前人研宄的成果和不足，將溫差發(fā)電中的森林土壤熱問題作為本研宄要解決的關鍵問題，提出了本文的研宄內容，繪制了研宄過車個技術流程圖。??９??
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本文編號：2856364