納米流體對太陽能輻射選擇吸收特性的研究.pdf

1、納米顆粒的小尺寸效應(yīng)使其對太陽能輻射體現(xiàn)出了與普通材料不同的特殊光吸收特性。顆粒分散于不同介質(zhì)時(shí)，分散體系整體對光的透射、散射以及吸收特性都將發(fā)生變化，也體現(xiàn)出了不同與普通分散體系的輻射特性。太陽能熱電聯(lián)用系統(tǒng)將太陽電池組件和太陽能集熱器結(jié)合起來，對太陽能全波段能量進(jìn)行一體化利用，提高了太陽能的綜合利用效率。 本文首先對納米流體的基礎(chǔ)輻射特性進(jìn)行了理論研究。綜述了納米流體的熱物性尤其是輻射特性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀；系統(tǒng)地介紹了輻射在

2、介質(zhì)中傳遞的理論模型。當(dāng)顆粒粒徑遠(yuǎn)小于入射波長時(shí)，顆粒散射特性遠(yuǎn)小于顆粒吸收作用，其散射作用可以忽略。無散射作用時(shí)，納米流體的透射和吸收特性可以利用有效介質(zhì)理論進(jìn)行分析。當(dāng)顆粒散射特性明顯時(shí)，用Mie理論結(jié)合近場、遠(yuǎn)場理論分析納米流體的透射特性。 本文而后對納米流體的輻射特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。用高壓微射流法制備了高性能的納米流體，用激光粒度儀測試分散前后的粒徑分布；用積分球的原理測試SiO2納米流體的透射率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，顆粒粒徑

3、、種類以及分散濃度對納米流體的透射率有不同程度的影響。定制了不同厚度的樣品池，測試了光程變化時(shí)的SiO2納米流體的透射率。結(jié)果表明，7nmSiO2納米流體的透射率隨光程的變化仍符合朗伯—比爾定律，而輻射在40nmSiO2納米流體傳遞過程中的衰減是由吸收和散射共同引起的，衰減系數(shù)是波長以及光程的函數(shù)，并通過擬合實(shí)驗(yàn)曲線給出了修正朗伯—比爾定律的方法。 最后本文用太陽能模擬發(fā)生器模擬太陽能輻射，對表面加SiO2納米流體的電池板的性能

4、進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，分析了SiO2納米流體對電池板的開路電壓、最大功率以及工作溫度的影響。建立了達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后熱電聯(lián)用系統(tǒng)的計(jì)算模型，模擬計(jì)算了不同電池板長度、冷卻流體流量、入口溫度、輻射強(qiáng)度、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)效率的影響，提出了臨界長度的概念，提出了提高系統(tǒng)效率的方法，為下一步熱電聯(lián)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)搭建工作提供了參考。 本文旨在利用納米顆粒特殊的光學(xué)特性來改變介質(zhì)某一波段的輻射特性，探索一種對太陽能可見光完全透過、其他波段完全吸收的納米流體