日光溫室中土壤—空氣換熱器周圍土壤內(nèi)熱濕遷移規(guī)律探究.pdf

1、作為一個人口大國，農(nóng)業(yè)發(fā)展始終是社會經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)鍵點(diǎn)。當(dāng)前能源危機(jī)的加劇，自然災(zāi)害頻發(fā)，環(huán)境污染加劇，使節(jié)能可靠的日光溫室熱濕調(diào)控系統(tǒng)引起了廣泛關(guān)注。在此背景下，本文開展了土壤—空氣換熱器的研究。
　　土壤作為該換熱系統(tǒng)蓄放熱的最主要載體，其土壤內(nèi)部的熱濕分布將直接影響換熱器運(yùn)行效果。為此，本文探究了日光溫室土壤—空氣換熱系統(tǒng)在運(yùn)行中，非飽和土壤蓄放熱過程的熱濕耦合遷移規(guī)律。土壤中的溫度和濕度場之間相互影響，溫度梯度將促使土壤空隙

2、中濕分的移運(yùn)，濕分的遷移又將帶走熱量引起溫度的變化。針對這一復(fù)雜問題，運(yùn)用Fluent軟件建立了，水平換熱管周圍非飽和土壤中熱濕耦合傳遞的雙場驅(qū)動模型，將溫度梯度、土水勢作為濕分遷移的驅(qū)動力，模擬非飽和土壤蓄放熱過程中溫濕度的動態(tài)分布。
　　為直觀探究土壤蓄熱過程中三維的熱濕耦合作用，模擬了各向同性的非飽和土壤溫濕度動態(tài)分布，對溫濕度之間相互耦合作用進(jìn)行了分析；之后建立了日光溫室中農(nóng)耕土壤濕度分層模型，打破了前人對土壤各向同性的認(rèn)

3、識，并分析了濕度分層對換熱運(yùn)行的影響。最后，將熱濕耦合模型與純導(dǎo)熱模型進(jìn)行對比，指出濕分遷移引起的能量變化。
　　結(jié)果表明，溫濕度場的分布密切相關(guān)。在土壤中溫度梯度作用下，土壤中的濕分沿溫度梯度反方向遷移，并依次堆積形成濕峰。各向同性土壤中，距管中心距離相同的各點(diǎn)，同時出現(xiàn)濕峰。管內(nèi)空氣溫度越高，濕度峰值越明顯。在各向異性的分層土壤中，其土壤水平方向的溫濕度分布與豎直方向明顯不同。土壤含水率的差別導(dǎo)致土壤熱物性的改變。在豎直方向上

4、土壤含濕量差別較大，土壤中水分的分布更容易受到初始水分分層的影響，在濕度梯度和溫度梯度共同作用下產(chǎn)生明顯移運(yùn)。在自然狀態(tài)下運(yùn)行土壤空氣換熱器，土壤空氣換熱器溫度和濕度影響半徑均小于0.5米范圍，且在換熱過程中，土壤溫度的變化有明顯的延時效應(yīng)。隨著與換熱管距離的增加，溫度變化的延時效應(yīng)越明顯。同樣也表明，在換熱器正常運(yùn)行中，為避免管間相互影響，則需保證管間距大于1米。與純導(dǎo)熱模型對比，非飽和土壤中濕分遷移引起的熱量的轉(zhuǎn)移，使土壤獲得更大的