太陽能選擇性吸收涂層光譜發(fā)射率測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的凸顯，新能源利用技術(shù)受到世界各國(guó)的重視，尤以太陽能熱發(fā)電技術(shù)倍受青睞。在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域，太陽能集熱管是太陽能-熱能轉(zhuǎn)換的核心部件，集熱管涂層的光譜發(fā)射率是決定太陽能吸收效率的基礎(chǔ)技術(shù)指標(biāo)，是決定太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素。光譜發(fā)射率測(cè)量技術(shù)對(duì)優(yōu)化涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和提高涂層制備工藝具有重要的科學(xué)價(jià)值，對(duì)推動(dòng)太陽能熱發(fā)電技術(shù)發(fā)展、解決能源危機(jī)和環(huán)境污染具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。
　　針對(duì)發(fā)射率假設(shè)模型在集熱管涂

2、層原位多光譜發(fā)射率測(cè)量中存在的問題，解決多層膜系涂層的發(fā)射率模型問題，實(shí)現(xiàn)涂層發(fā)射率多光譜原位測(cè)量是發(fā)射率測(cè)量領(lǐng)域亟待解決的重要問題之一。針對(duì)尚無統(tǒng)一參考反射標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀，解決反射法測(cè)量對(duì)參考反射標(biāo)準(zhǔn)的依賴問題，實(shí)現(xiàn)無參考反射標(biāo)準(zhǔn)的光譜發(fā)射率量值傳遞具有重要的理論意義，是本文研究的另一重要問題。模擬涂層的高真空工作環(huán)境，解決積分球反射計(jì)在紅外光譜測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用難題，研制高真空、寬光譜的太陽能選擇性吸收涂層光譜發(fā)射率測(cè)量系統(tǒng)是本文要解決的關(guān)

3、鍵技術(shù)問題。針對(duì)上述問題，開展本文的研究工作，主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）集熱管涂層發(fā)射率的原位多光譜測(cè)量方法研究。針對(duì)集熱管涂層的多層膜結(jié)構(gòu)，分析金屬的電磁波穿透深度及反射特性，研究吸收膜光學(xué)常數(shù)與金屬摻雜體積數(shù)的依賴關(guān)系、吸收膜厚度對(duì)復(fù)合膜系反射率的影響規(guī)律，建立基于膜結(jié)構(gòu)參數(shù)的金屬-陶瓷涂層發(fā)射率模型。建立光譜輻射亮度測(cè)量值與發(fā)射率模型計(jì)算值之間的約束方程，推導(dǎo)基于自適應(yīng)模擬退火算法的發(fā)射率模型參數(shù)求解方法，實(shí)現(xiàn)涂層發(fā)射率

4、的原位測(cè)量?；诟道锶~光譜儀的光譜輻射亮度測(cè)量值，與現(xiàn)有的兩種發(fā)射率假設(shè)模型相比，基于膜系結(jié)構(gòu)參數(shù)模型的涂層多光譜發(fā)射率測(cè)量值與能量法測(cè)量值的一致性更好。
　?。?）積分球反射法的發(fā)射率量值傳遞方法研究。針對(duì)涂層試樣常溫發(fā)射率的測(cè)量難題，解決積分球反射法對(duì)參考反射標(biāo)準(zhǔn)的依賴問題，分析有限立體角的輻射功率分布規(guī)律，推導(dǎo)探測(cè)器表面與試樣的入射輻照面所張立體角的函數(shù)關(guān)系，以探測(cè)器表面所張立體角內(nèi)輻射功率的測(cè)量電壓值對(duì)試樣入射功率進(jìn)行標(biāo)定

5、。推導(dǎo)截面積與探測(cè)器表面積相等的積分球球冠的球面度函數(shù)，建立試樣反射輻射功率的推導(dǎo)方法。標(biāo)定測(cè)量電壓值與光譜發(fā)射率量值之間的傳遞系數(shù)，建立光譜發(fā)射率的量值傳遞模型。
　?。?）研制太陽能選擇性吸收涂層光譜發(fā)射率測(cè)量系統(tǒng)。建立10-3Pa的高真空測(cè)量環(huán)境，解決高溫發(fā)射率測(cè)量的涂層氧化問題；研制玻璃-鍍鋁的紅外光譜高反射積分球，解決積分球反射計(jì)在紅外寬光譜發(fā)射率測(cè)量的應(yīng)用難題；研究多級(jí)重疊譜線的消除方法，解決譜線重疊對(duì)發(fā)射率測(cè)量的干擾

6、問題；研究動(dòng)態(tài)賦值的加熱方法，解決高真空環(huán)境下加熱超調(diào)溫度的控制難題。建立300-900K、0.4-10μm的高真空、寬光譜發(fā)射率測(cè)量系統(tǒng)。
　　（4）利用太陽能選擇性吸收涂層光譜發(fā)射率測(cè)量系統(tǒng)，標(biāo)定了積分球反射法發(fā)射率量值傳遞模型的傳遞系數(shù)。高、低發(fā)射率材料的發(fā)射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明，發(fā)射率的量值傳遞值與文獻(xiàn)值具有一致性；選擇性吸收涂層試樣的發(fā)射率測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明，Mo-SiO2涂層試樣的光譜發(fā)射率測(cè)量曲線與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)曲線一致。分析測(cè)量系統(tǒng)