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《蜂窝型透明隔热材料有效导热系数的实验研究 1999.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第20卷第1期太阳能学报Vol120,No111999年1月ACTAENERGIAESOLARISSINICAJan.,1999蜂窝型透明隔热材料有效a导热系数的实验研究邱国张寅平葛新石(中国科学技术大学热科学和能源工程系,合肥230026)文摘:用一套简易有效的实验装置测定了三种透明隔热材料的有效导热系数,并与通用计算模型进行对比,两者符合较好,验证了实验方法和通用计算模型的有效性。关键词:透明隔热材料,蜂窝,有效导热系数0引言蜂窝型透明或半透明隔热材料TIMs的性能独特,可抑制长波热辐射并大大减小对流热损
2、,而对于可见光和部分太阳辐射却是透明或半透明的。这种材料可构成“热二极管”,在建筑节能、农用温室和太阳能领域有广泛的应用。TIMs的设计、优化及应用通称为透明隔热技术,其英文缩写为TIT。TIM和TIT的研究在国际上越来越受重视。现已成为一个专门的研究领域,自1986年至今,已召开过7次专题国际会议。目前,德国和以色列生产的透明蜂窝已商品〔1〕化。在描述透明蜂窝隔热性能时,国际上普遍采用的参数仅是热损系数U,这样做的不足之处是,由于蜂窝的高度往往不同,用U判别蜂窝材料或结构的隔热性能不直观。从设计蜂窝隔热性能
3、的角度考虑,采用有效导热系数有好处,文献〔2〕对此进行了讨论,并提出了通用计算法。在此基础上,我们利用一套简易装置对三种透明蜂窝的有效导热系数进行了测定。结果表明,实测结果与计算结果符合较好,从而验证了实验方法和通用计算模型的有效性。1实验装置和测量方法〔1,3〕实验方法属于稳态卡计法。实验装置分三部分:实验本体、计算机数据采集系统和恒温水浴,如图1(a)所示。其中本体的剖面如图1(b)所示。热板和冷板均为紫铜板,厚分别为5mm和1mm。两板面积均为600mm×600mm;热板由与其底部紧密接触的黄铜盘管加热
4、,盘管中热水由恒温水浴驱动循环,热板温度可由恒温水浴调节;与TIMs相接触的冷、热紫铜板面上分别布置2对铜、康铜热电偶,以测定蜂窝型TIMs结构两端的温度;通过TIMs的热流密度采用布置在冷板外表面上的热流计片测定(热流计片〔4〕由本实验室研制,实验前需用“二步法”精确标定,标定误差≤2%)。实验采用三块热流片的〔5〕输出平均值作为通过冷板的热流密度q″,q″与通过TIMs的热流密度q0″存在如下关系:q0″=(1+G)q″(1)在本实验条件下,热流计片表面发射率为0195,测得冷铜板外表面发射率为0140左
5、右,〔6〕因此G≈0,故通过TIMs的有效导热系数可直接按下式计算:keff=q″Hö(Th-Te)(2)式中,H——蜂窝型TIMs的高度,Th——蜂窝型TIM试样的热面温度,Tc——蜂窝型TIM试样的冷面温度。a本工作得到国家博士点基金资助本文1997205226收到106太阳能学报20卷实验中,恒温水浴保持84℃,厚紫铜板表面温度在65℃—75℃范围。实验顺序是按铜板与水平面的夹角为0°、30°、60°、90°、120°、90°、60°、30°、0°进行的。每一次定位俟温度达稳定后再开始采集数据,每次采集
6、3min、180组数据,取平均值,计算出keff。最后取前后二次在同一倾角时测算的keff平均值,与文献〔2〕计算的理论值比较,并由下式计算其相对误差E:E=(keff实-keff理)ökeff理×100%图1keff实验测定装置11超级恒温水浴,21实验本体,31计算机数据采集系统,41金属框架,51聚苯乙烯隔热板,6、71紫铜板,81热流计片,91蜂窝型TIM试样,101转动轴(可控制蜂窝与水平面的夹角),111黄铜盘管,121热电偶2蜂窝型TIMs的类型本实验所测蜂窝型TIMs如图2所示,其几何参数见表
7、1。图2所测透明蜂窝型TIMs示意图表1所测蜂窝型TIMs几何参数蜂窝材料孔水力孔截蜂窝高高径比编号名称产地壁厚直径材料类型形状H(cm)HöDht(mm)Dh(mm)1正方形蜂窝上海硅酸正方0102576816聚碳酸酯盐所试制2正方形蜂窝以色列正方0102541151212聚碳酸酯3毛细管蜂窝自制圆形01153157聚乙烯1期邱国等:蜂窝型透明隔热材料有效导热系数的实验研究1073实验结果和讨论实测keff实,和由文献〔2〕的方法计算所得keff理及它们的相对误差E和热损系数实验值UL列于表2。表2keff
8、实、Keff,理UL随倾角H变化H(°)编号TIMs类型0306090120UL,实2.62.82.82.82.7上海硅酸所试keff实0.1550.1660.1690.1680.1631制方形蜂窝keff理0.1440.1450.1460.1470.148E(à)7.614.515.714.310.1UL实2.52.52.62.62.6以色列制keff实0.1260.1270.1290.1290.
