太陽(yáng)能傳輸用空芯光纖研究及收集裝置的設(shè)計(jì).pdf

1、本文對(duì)大孔徑低損耗傳輸太陽(yáng)能用PMMA/Ag泄漏型空芯光纖薄膜制備工藝進(jìn)行了深入的研究，與用于傳輸CO2激光的空芯光纖不同的是，該空芯光纖傳輸?shù)氖?00-1800nm波長(zhǎng)范圍的光，故在膜層厚度設(shè)計(jì)和材料選擇上就有所區(qū)別。此波段的太陽(yáng)能能量占太陽(yáng)輻射能量中的85％以上，通過(guò)低損耗空芯光纖將太陽(yáng)光傳輸?shù)绞覂?nèi)提供照明，即在一定程度解決了能源危機(jī)問(wèn)題，又利于環(huán)保。 通過(guò)分析比較，選擇石英玻璃毛細(xì)管作為空芯光纖基材，內(nèi)徑為2mm；通過(guò)理論

2、計(jì)算與薄膜材料的選擇，確定在內(nèi)壁先鍍膜層厚度為0.2μm的高反射率銀膜，再鍍厚度為86nm的PMMA電介質(zhì)層；通過(guò)在石英基板上鍍制銀膜和PMMA電介質(zhì)膜來(lái)確定薄膜的制備參數(shù)，綜合優(yōu)化工藝參數(shù)。在立式光纖鍍膜機(jī)上制備空芯光纖的最佳反應(yīng)條件是反應(yīng)溫度控制在17℃，蔽光，pH值控制在pH=8～9，還原液中加入少量的硝酸作催化劑，少量的聚乙二醇4000作穩(wěn)定劑，另外，在還原液中加入少量乙醇可減小溶液的表面張力，利于反應(yīng)的進(jìn)行，銀絡(luò)合離子濃度為0

3、.1mol/L，流量為18ml/min，反應(yīng)時(shí)間定為1～2min；毛細(xì)管內(nèi)制備PMMA電介質(zhì)涂層和在基片上的制備工藝差別不大，主要在于流量的控制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較，確定以質(zhì)量比0.4％PMMA丙酮溶液，流量為50 ml/min，鍍制時(shí)間為30s。 太陽(yáng)能收集器是根據(jù)拋物面鏡聚焦的原理設(shè)計(jì)的，把平行入射的太陽(yáng)能匯聚成一個(gè)點(diǎn)光源，再導(dǎo)入空芯光纖進(jìn)行傳輸。對(duì)高精度太陽(yáng)能拋物面境收集器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和光學(xué)設(shè)計(jì)，使它在濃縮度和光斑直徑上與制備好的

4、空芯光纖相匹配。依據(jù)旋轉(zhuǎn)拋物面鏡的收集參數(shù)，選擇了口徑為D=250mm，邊緣半角為φ=450的拋物面鏡，該拋物面鏡核心光斑直徑為1.2mm，太陽(yáng)光濃縮度為31218；最大收集效率的光斑直徑為2mm，平均太陽(yáng)光濃縮度15609?？紤]到本設(shè)計(jì)以收集效率為主，選擇空芯光纖直徑為2mm。通過(guò)理論計(jì)算確定了平面反射鏡的直徑為15mm，光纖的輸入端與平面鏡的距離h=6.7mm。 利用類似太陽(yáng)光譜的氙燈光源對(duì)制備的PMMA/Ag泄漏型空芯光纖