表面多孔化材料的光—热转换性能研究

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1、摘要昆明理工大学硕士论文表面多孔化结构以其能提高吸热板对光热的吸收率，有望应用在太阳能集热方面。针对目前表面多孔化结构材料光热特性的系统研究仍很缺乏的状况，论文进行了表面多孔化结构材料的光热性能的基础理论和实验研究，在一定程度上填补了该方面的不足，为多孔材料的发展及理论基础研究奠定一定的基础。论文分理论研究和试验研究两个方面。理论研究方面，建立了表面多孔化材料的等效吸收率、热辐射率、集热效率的计算模型，并分析了多孔材料本身结构参数对光热性能的的影响，获得了光热性能的最佳表面结构参数：试验研究方面，制备出不同孔隙率不

2、同孔径的多孔板，并设计制作了相应测量仪器，对等效吸收率、集热效率、热辐射率进行了测量，就多孔材料本身结构参数对光热性能的影响进行了试验验证。为了获得表面多孔化结构材料的等效吸收率，论文采用了对光线跟踪的方法，首先对表面多孔结构参数进行简化；然后依次对光线在半圆、半球、表面多孔板上的反射规律进行了分析：最后得到了表面多孔化结构的等效吸收率计算模型：口等教=P--．-(Ae3+B82+CO+D)+(1-p)a“对等效吸收率计算模型进行分析表明：多孔板的等效吸收率取决于孔隙率、光线入射角、以及板表面本身对光的吸收率，而与

3、孔尺寸无关；多孔板等效吸收率随孔隙率增加而增加并成直线关系，当入射角在40。～60。，材料吸收率在0．4～0．5时，孔隙率对等效吸收率的影响最为明显：即使多孔板本身的吸收率在0．9左右时，多孔板的等效吸收率仍有较大提高，可达4％左右；太阳光入射角对多孔板等效吸收率的影响在于：40。和75。是影响等效吸收率幅度的界点，当入射角在区间【40。，75。]时，随入射角的增大，等效吸收率升高幅度明显加快，而当入射角小于40。或大于75。时，随入射角增加，等效吸收率升高缓慢。通过理论分析论文还获得了表面多孔化结构的等效热辐射率

4、计算模型：占售=(1+尸)占以及表面多孔化结构材料的等效集热效率计算模型：昆明理工大学硕士论丈摘要妒^[堕等一寸小c蔫I+I_1+≯半分析表明：孔径对等效热辐射率和等效集热效率都无影响。等效热辐射率随孔隙率的增加而增大，并成正比；材料本身吸收率和入射角增大都会使孔隙率对集热效率的影响效果增强；当太阳入射角增加时，等效集热效率会随之增加；光线入射角0在区间[30。，80。]时，随入射角增大，等效集热效率增加速度明显加快，而当光线入射角小于30。或大于800时，随入射角增大，表面多孔铝板集热效率增加速度缓慢。试验采用自

5、行设计的一套测量仪器，对表面多孔铝扳进行了光热性能测试。测量了不同孔隙率多孔板的等效吸收率和集热效率，并分析讨论了各影响因素与等效吸收率和集热效率的关系。结果表明：理论计算模型曲线与试验曲线基本吻合，说明该理论计算模型在一定误差范围内具有正确性，并从实验角度，验证了表面多孔结构的光热性能只与入射角和孔隙率有关，而与孔径无关的理论模型结论。可为分析表面多孔化结构光热性能提供一定的理论依据以及开发表面多孔化结构材料提供～定的参考。关键词：表面多孔化结构光热性能光线跟踪计算模型分析测试Abstract昆明理工大学硕士论文

6、AbstractThesolar—collectingplatewithporoussurfacehasenhancedlight·heatabsorptivity，canbeapplicatedprospectivlyinsolar—collectingsettings．Tofilluptheinsufficiencyofsystemstudyinacertaindegreeandsettlesacertainfoundationforporousmaterialonlight—heatpropertyofsur

7、faceporousmaterial，thebasictheoryandexperimentalstudyforlight—heatpropertiesofthesurfaceporousmaterialwerecarriedthroughinthispaper．Inthispaper，thetheoriesstudyandexperimentsstudyareprovidedrespectively．Ontheaspectoftheoriesstudies，mathematicalmodelofequivalen

8、theat—absorptivityequivalentheat--radianceandequivalentsolar·-collectingefficiencyoftheporoussurfacematerialareestablishedrespectively．Alsotheeffectsofporousstructureparameteronlig