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太阳能光热转换和热储存技术

2目录1太阳热辐射传热过程2太阳能集热器表面涂层材料发展3太阳能热能储能4显热储存5相变储热（潜热储存）6化学储热7太阳能热储存的经济性

1.热辐射规律3太阳辐射：一种电磁波传递能量的现象。热辐射（thermalradiation）：由于热的原因而产生的电磁波辐射。热辐射的电磁波是物体内部微观粒子的热运动状态改变时激发出来的。只要物体的温度高于绝对温度零度（0K），物体会不断地把热能变为辐射能，向外发出热辐射。自然界中各个物体都不停地向空间发出热辐射，同时亦不断地吸收其他物体发出的热辐射。辐射传热：指物体之间相互辐射与吸收的总效果。当物体与周围环境处于热平衡时，其净辐射传热量等于零，但这是动态平衡，辐射与吸收过程仍在不停地进行。

1.热辐射规律4由于辐射是通过电磁波传递的，它存在区别于导热、对流的两个特点：（1）热辐射可以在真空中传递，而且在真空中传递效率最高；（2）在辐射与吸收过程中伴随着能量形式的转变，即辐射时从热能转换为辐射能，被吸收时又从辐射能转换为热能。热辐射一般遵从四个重要规律：基尔霍夫辐射定律普朗克辐射分布定律斯蒂藩-玻尔兹曼定律维恩位移定律这四个定律统称为热辐射定律。

2.热辐射特性51.传播速度在真空中，热辐射的传播速度与光速相同（光速c0=2.9981010cm/s），而在介质中的传播速度c小于c0。为描述在介质中辐射的传播特性，由频率ν及在介质中的光速c，可知它们之间的关系为：(4-1)2.吸收、反射和透射当热辐射的能量投射到一个物体表面上时，与可见光一样，也会发生吸收、反射和透射现象。设物体所吸收、反射和透过的辐射在投射辐射中所占的份额分别为α、ρ和τ，则根据能量守恒定律，有：(4-2)式中，α、ρ、τ分别称为该物体对投入辐射的吸收比、反射比和透射比。

2.热辐射特性6当辐射能进入固体或液体表面后，在一个极短的距离内就被吸收完了。对于金属导体，这一距离只有1μm的数量级；对于大多数非导电体材料，这一距离亦小于1mm。实际中工程材料的厚度一般都大于此数值，故可认为固体和液体不允许热辐射穿透，即τ=0，此时则有：(4-3)因而，就固体和液体而言，吸收能力大的物体其反射能力就小。反之，吸收能力小的物体其反射能力就大。

2.热辐射特性7当辐射能投射到气体上时，此时与投射到固体和液体上不同。气体对辐射能几乎没有反射能力，可以认为反射比ρ=0，则有：(4-4)显然，吸收能力大的气体，其透射能力就小。综上所述，固体和液体对投入辐射所呈现的吸收和反射特性都是在物体表面上进行的，而不涉及物体内部。因而物体表面的状况对这些辐射特性的影响是至关重要的。对气体而言，表面状况则无关紧要，因为辐射和吸收是在整个气体容积中进行的。3.物体表面的反射辐射能投射到物体表面后的反射现象和可见光一样，有以下四种不同的类型，见图4-1：

2.热辐射特性8????????图4-1物体表面的反射及透射性能示意图

2.热辐射特性9（1）镜反射物体表面非常平整光洁，当表面的不平整尺寸小于投入辐射的波长时，形成镜面反射，此时反射角等于入射角，如图4-1（a）所示。（2）镜﹣漫反射当物体表面以镜反射为主，但围绕镜反射的还有部分漫反射时，称为镜﹣漫反射，如图4-1（b）所示。（3）漫反射物体表面非常均匀，当表面的不平整尺寸大于投入辐射的波长时，形成漫反射，如图4-1（c）所示。（4）混合型反射物体表面既有漫反射，又有镜反射时，称为混合型反射，如图4-1（d）所示。跟反射的情况相类似，物体表面对辐射的透射也有四种不同的类型，它们分别是“镜透射”、“漫透射”、“镜﹣漫透射”和“混合型透射”，分别如图4.1（e）、（g）、（f）和（h）所示。

3.黑体辐射规律101.黑体的概念不同物体的吸收比α、反射比ρ和透射比τ因具体条件不同而千差万别，这给热辐射的研究带来很大的困难。因而，我们从理想物体入手进行研究，吸收比α=1的物体叫做绝对黑体（简称黑体）；反射比ρ=1的物体叫做镜体（当为漫反射时称做绝对白体）；透射比τ=1的物体叫做绝对透明体（简称透明体）。作为一个理想的辐射吸收体，黑体能全部吸收投射在其上的辐射，且它的这种吸收能力对所有波长及投射方向的辐射都相同。黑体可作为标准体来衡量实际物体对辐射的吸收能力，其所发射的辐射能最大，所以它也是衡量实际物体辐射能力大小的标准体。

3.黑体辐射规律11自然界中并不存在真正的黑体。炭黑、铂黑、金黑等物质对某些波段辐射的吸收能力接近于黑体。黑体的名称来自一个对可见光具有强烈吸收能力的物体给人的视觉效果是呈黑色的。但是，人眼几乎无法探测热辐射中主要波段（＞0.8μm）的辐射。例如，白