Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МНОГОСЛОЙНОЕ СЕЛЕКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА
МНОГОСЛОЙНОЕ СЕЛЕКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

МНОГОСЛОЙНОЕ СЕЛЕКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: многослойное селективное покрытие предназначено для нанесения на внешнюю поверхность поглощающей панели солнечного коллектора, преобразующего электромагнитное излучение сущности солнца в тепло. Сущность изобретения: покрытие сотоит из двух углеродсодержащих тонких слоев, получаемых осаждением из тлеющего разряда в парах органических или элементоорганических соединений на металлическую или металлизированную поверхность. Толщина первого слоя покрытия, осажденного на поверхность панели коллектора, равна λo/2n1 интегральной коэффициент пропускания первого слоя составляет не более 0,2, а толщина второго слоя покрытия составляет λo/4n2 причем второй слой должен обладать показателем преломления где λ длина волны соответствующая максимуму спектра солнечного излучения; n1 показатель преломления первого слоя; n0 показатель преломления внешней среды, кроме того интегральный коэффициент пропускания покрытия не должен превышать 0,15. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2044964
Класс(ы) патента: F24J2/48
Номер заявки: 93028687/06
Дата подачи заявки: 03.06.1993
Дата публикации: 27.09.1995
Заявитель(и): Дьячишин А.С.; Дремлюга А.А.; Саксонский В.А.
Автор(ы): Дьячишин А.С.; Дремлюга А.А.; Саксонский В.А.
Патентообладатель(и): Дьячишин Анатолий Сильвестрович
Описание изобретения: Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в солнечных коллекторах, применяемых для тепло- и хладоснабжения жилых и промышленных зданий.
Для обеспечения высокой эффективности работы панели солнечного коллектора необходимо, чтобы относительный интегральный коэффициент поглощения поверхности коллектора в спектре излучения Солнца Асприближался к 1,0, а относительный интегральный коэффициент собственного излучения ε поверхности коллектора, обращенной к Солнцу, в интервале температур поверхности 50-200оС приближался к нулевой величине. Чем выше значение отношения Ас/ ε, тем более эффективно коллектор преобразует электромагнитное излучение Солнца в тепло.
Известны многослойные селективные покрытия для солнечного коллектора, содержащие 2 слоя, один из которых выполнен в виде пленки окиси алюминия, поры которой заполнены частицами металла типа Ni, а второй слой выполнен в виде пленки из двуокиси олова и расположен первым по ходу солнечных лучей, причем между двумя этими слоями расположен дополнительный связующий слой в виде гидратированной пленки Al2O3 [1]
Недостатком известных покрытий является их относительно низкая эффективность. Для покрытий этого типа отношение Ас/ε составляет примерно 4,0-5,0, что обусловлено относительно высоким значением коэффициента ε (для покрытий этого типа при Ас ≥ 0,90, ε ≥ 0,20).
Известно поглощающее покрытие, состоящее из твердой аморфной углеродсодержащей поглощающей пленки, осаждающейся на металлических электродах из тлеющего разряда в парах органических или элементоорганических соединений [2] Покрытие обладает достаточно высокой прочностью сцепления с подложкой, атмосфероустойчиво, имеет достаточно высокий интегральный коэффициент поглощения в солнечном спектре Ас.
Недостатком известного покрытия является то, что оно одновременно обладает относительно высоким показателем преломления (n 2,3-2,6) в видимой части солнечного спектра, при этом коэффициент отражения покрытия R, определяемый по зависимости R (n-1)2/(n+1)2, при n 2,3 составит не менее 0,15, т. е. интегральный коэффициент поглощения такого покрытия Ас ≅ 0,85, что недостаточно для эффективной работы солнечного коллектора. Для известного покрытия, начиная с толщины его слоя d ≥ λo/n наблюдается увеличение поглощения в ИК-области спектра, которое уже при толщине слоя 3 λo/n приводит к увеличению коэффициента излучательной способности коллектора с покрытием указанной толщины относительно излучательной способности чистой металлической поверхности коллектора на величину Δ ε 0,3. Таким образом, для увеличения эффективности солнечного коллектора покрытие на его поверхности должно иметь оптимальные оптические свойства в солнечном спектре и оптимальные толщины слоев, составляющие покрытие.
Цель изобретения увеличение эффективности преобразования коллектором солнечной электромагнитной энергии в тепловую, а также обеспечение стабильности воспроизведения оптических характеристик поглощающего покрытия на коллекторе в процессе его нанесения.
Цель достигается тем, что покрытие коллектора выполнено в виде двух слоев, последовательно осажденных из тлеющего разряда в парах органических или элементоорганических соединений на металлическую поверхность коллектора. При этом первый слой, осажденный на поверхность, имеет толщину λo/2n1 и обладает интегральным коэффициентом пропускания в солнечном спектре не большем чем 0,20, а второй слой имеет толщину λo/4n2 и обладает показателем преломления n2, который определяется из следующего соотношения: n2 где no показатель преломления внешней среды; n1 показатель преломления первого слоя; λo длина волны, соответствующая максимуму спектра солнечного электромагнитного излучения. Кроме того, интегральный коэффициент пропускания покрытия в солнечном спектре Т не должен превышать значения 0,15. Покрытие, обладающее указанными оптическими и геометрическими характеристиками, имеет согласно расчетным и экспериментальным данным коэффициент поглощения Ас ≥ 0,90, и коэффициент излучательной способности ε ≅ 0,07.
На чертеже изображено поперечное сечение предлагаемого покрытия, а также ход лучей в покрытии, определяющий отражение покрытием некоторой части падающего на него электромагнитного излучения Солнца.
Предлагаемое покрытие состоит из металлического подслоя 1, являющегося частью поверхности коллектора, обращенной к Солнцу, первого слоя 2, осажденного из тлеющего разряда в парах бензола при давлении бензола 1х10-2 мм рт. ст. плотности тока разряда 0,7 А/м2, напряжении горения разряда 4,0 кВ при частоте 50 Гц. Толщина первого слоя покрытия 0,12-0,14 мкм, показатель преломления первого слоя покрытия на длине волны λo 0,55 мкм, n1 2,3-2,5, коэффициент пропускания в солнечном спектре Т1 0,18-0,20, при этом показатель преломления и коэффициент пропускания регулируются параметрами разряда, а толщина осажденной пленки зависит от длительности процесса осаждения. Второй слой покрытия 3 расположен непосредственно на слое 2 и имеет толщину d2 0,09-0,11 мкм при показателе преломления n2 1,5-1,6, осаждение слоя производится из тлеющего разряда в парах бензола при давлении бензола 1х10-1 мм рт. ст. плотности тока разряда 0,2-0,3 А/м2, напряжении горения разряда 400 В переменного тока частотой 50 Гц. Интегральный коэффициент пропускания двух слоев покрытия в солнечном спектре составляет Т 0,14-0,16. Интегральный коэффициент поглощения покрытия описанного типа в видимой части солнечного спектра Ас 0,92-0,94, а коэффициент излучения покрытия при 100оС ε0,07-0,08. Таким образом, эффективность преобразования солнечной энергии предлагаемым покрытием, определяемая соотношением Ас/ ε, увеличивается в 3,0-5,0 раз по сравнению с известными покрытиями, так как отношение Ас/ ε предлагаемого покрытия составляет 11,5-13,5. Стабильность воспроизведения оптических характеристик покрытия на площадях порядка нескольких квадратных метров определяется тем, что толщина предлагаемого покрытия находится в пределах первого интерференционного максимума отражения для различных длин волн видимого спектра солнечного излучения, что облегчает и упрощает контроль толщины слоев покрытия в процессе его нанесения.
Применение предлагаемого покрытия позволяет создавать коллекторы солнечного излучения с повышенной эффективностью, что, в свою очередь, позволяет увеличить выходную температуру теплоносителя, т.е. повысить КПД дальнейшего преобразования тепловой энергии в другие виды энергии. Нанесение покрытия осуществляется за один прием в вакуумной камере сразу на всю поверхность коллектора, при этом не используются и не выделяются токсические или загрязняющие вещества.
Формула изобретения: МНОГОСЛОЙНОЕ СЕЛЕКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА, состоящее из пленки твердого аморфного углеродсодержащего материала, осажденного из тлеющего разряда в парах органических или элементоорганических соединений на металлическую или металлизированную поверхность, отличающееся тем, что пленка состоит из двух последовательно осажденных из тлеющего разряда слоев, причем первый слой, осажденный на поверхность, имеет толщину d1o/2n1 и обладает интегральным коэффициентом пропускания в солнечном спектре не большим 0,20, а второй слой имеет толщину d2o/4n2 и показатель преломления

где n0 показатель внешней среды;
n1 показатель преломления первого слоя;
λo длина волны, соответствующая максимуму спектра солнечного излучения,
а интегральный коэффициент пропускания пленки в солнечном спектре не превышает 0,15.