Усовершенствование плоского коллектораКак мы уже видели раньше, характеристики плоского коллектора, определяемые равновесной температурой, можно улучшить, если, не ухудшая существенно его поглощательной способности а во всем спектре солнечного излучения, увеличить отношение в длинноволновой части спектра. Этого можно добиться с помощью так называемых селективных поглотителей. Обычно такой поглотитель представляет собой полированную металлическую поверхность, покрытую тонкой темного цвета защитной пленкой окисей никеля или меди. Его поглощательная способность в коротковолновой области довольно высока, порядка 0,9. При очень тонком покрытии подобный поглотитель прозрачен для излучения с длиной волны, превышающей его толщину. Тогда его излучательная способность в длинноволновой части спектра должна быть не выше, чем у металла, то есть около 0,1. Равновесная температура такого селективного поглотителя с величиной отношения ас/г, близкой к 9, в рассмотренных ранее условиях должна повыситься до 427 К, или 154WC (если интенсивность длинноволнового атмосферного излучения составляет 200 Вт/кв.м, а поглощательная способность к этому виду излучения равна 0,1). Однако добиться такого существенного улучшения практически очень сложно. Основная трудность заключается в том, что большинство селективных покрытий очень чувствительно к пылевому загрязнению, и в естественных условиях их характеристики со временем быстро ухудшаются.Одним из наиболее эффективных методов усовершенствования солнечного коллектора является наложение на поверхность поглотителя одного или нескольких прозрачных покрытий, как это показано на рис. 19, б. Большинство тонких пленок из стекла и чистых пластмасс пропускают около 90% солнечного излучения, причем на долю излучения с длинами волн более 2 мкм приходится менее 10%. Такие характеристики стекла позволяют усилить так называемый «тепличный эффект»: стекло, покрывающее теплицу, хорошо пропускает солнечное излучение, но поглощает длинноволновое излучение, испускаемое внутренними поверхностями теплицы. Процесс теплообмена между поглотителем и воздухом теперь протекает иначе, через промежуточную стадию конвективного теплообмена между поглотителем и его покрытием. В результате потери на конвекцию снижаются до минимума. Интенсивность тепловых потерь на расстоянии в несколько сантиметров составляет в таких поглотителях около 4 Вт/кв.м на градус разности температур между пластинами поглотителя и покрытия, которая теперь значительно меньше, чем в случае непосредственного контакта поглотителя с воздухом, благодаря чему потери уменьшаются. Между пластинами осуществляется также радиационный обмен энергией, который благоприятнее обмена с атмосферой. Внутренний конвективный теплообмен между пластинами, как и теплообмен между открытой пластиной и окружающей средой, не строго пропорционален разности температур, но мы будем считать, что прежнее допущение о пропорциональности остается в силе. Выбранное нами значение интенсивности теплообмена, равное 4 Вт/кв.м-К, более приемлемо по сравнению с интенсивностью обычной теплопередачи через слой воздуха толщиной 2 см, величина которой составляет около 1,25 Вт/кв.м-К. Таким образом, конвективный теплообмен между поглотителем и покрытием, вызывающий дополнительную передачу энергии, приводит к увеличению интенсивности теплообмена почти втрое. Интересный факт: самым востребованным газом в пищевой промышленности, металлургии, косметологии и на производстве является кислород - бесцветный газ без запаха, который тяжелее воздуха. В больших концентрациях кислород газообразный может вызвать воспламенение химических материалов, в остальных случаях кислород используется для пайки, резки и сварки. |
||
