Для оценки и сравнения различных селективных поверхностей коллекторов солнечной радиации удобно ввести такой параметр, как эффективность селективной поверхности, равную отношению энергии, поглощенной какой-либо селективной поверхностью и оставшейся для полезной работы, к энергии, поглощенной идеаль­ной селективной поверхностью. Идеальная селективная поверх­ность — это поверхность, у которой спектральные коэффициенты поглощения а (Я) и излучения е (Я) равны единице при всех Я, где энергия падающего солнечного излучения больше энергии черного тела при данной температуре; при тех Я, где энергия сол-
печного излучения меньше энергии излучения черного тела, є (к) = 0.

Длину волны, при которой высокую поглощательную способ­ность приемной коллекторной поверхности преобразователя сол­нечной энергии в тепловую энергетически наиболее выгодно изме­нить на низкую (если идти от малых значений к к большим), будем называть пороговой оптимальной ЯПОр.0пті Для которой справедли­вы соотношения: при к ^ ^пор. опт а (Я) = е (к) = 1, а при к

Дюр. опт С (к) — (X (к) = 0.

Очевидно, что все другие поверхности, у которых спектраль­ные зависимости поглощения и излучения отличаются от этого иде­ального случая, будут сохранять меньше энергии для полезной работы. При изменении концентрации падающего солнечного пото­ка или температуры поверхности положение А-пор. опт в спектре сол­нечного излучения изменяется и, следовательно, поверхность, являющаяся идеальной для одних условий, уже не будет таковой для других.

Таким образом, эффективность любой реальной селективной поверхности безотносительно к типу и конструкции гелиоустанов­ки пли прибора, в которых она применяется,

Є «CQP — еаГ1 0ид а с.„д<?Р-вияоГ* ’

где 0, енд — тепловая мощность, поглощенная и остающаяся в реальной селективной поверхности и идеальной соответственно; ОСс, «с. ИД — интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения реальной селективной поверхности и идеальной; к, сид — интегральный коэффициент собственного теплового излу­чения при температуре Т1 реальной селективной поверхности и идеальной.

В табл. 3.1. даны результаты расчета тепловой мощности, погло­щаемой идеальной селективной поверхностью и остающейся неиз — л ученной при различных значениях температуры и концентрации падающего солнечного потока. Для сравнения приведены значения поглощаемой и остающейся тепловой мощности черного тела 0ЧТ при тех же условиях. Из табл. 3.1 ясно видно, что, например, для гелиоустановок, работающих без концентраторов солнечной энер­гии, при температуре 100—500° С селективная поверхность на­капливает для полезной работы (13,6ч-11,8) • 102 Вт/м2, в то время как абсолютно черная поверхность в этих же условиях будет больше излучать, чем поглощать, т. е. работать как радиатор.

Наиболее подробно вопрос выбора Япор для селективных коллекторных поверхностей гелиоустановок рассмотрен в работе 11061. Основным достоинством использованного там метода являет­ся возможность не только получения значений ЯПОр. опт при раз-

личной температуре коллекторной поверхности, но и определения зависимости КПД солнечного поглотителя при отклонении Япор в ту ИЛИ иную сторону ОТ Япор. ОПТ-

13 случае реальных селективных покрытий не происходит точного совпадения Япор покрытия с оптимальным значением. Знание зависимости КПД от Япор в окрестности Япор. опт позволя­ет быстро оценить энергетические потери из-за отличия опти­ческих характеристик реального селективного покрытия от идеального. Поскольку конвективные потери не зависят от Япор и постоянны при заданной температуре поглотителя и окружающей среды, расчет КПД солнечного поглотителя т)’ велся в работе [106] по следующей формуле:

Г)’ = «е — — L {єо К7У100Д — (7V100)*]}, (3.2)

оо оо

где ас = ^ а (Я) р (Я) d% ^ р (Я) dX — интегральный коэффициент о ‘ о

поглощения солнечного излучения коллекторной поверхности;

^"ПОр оо

Е= 5 e{X)p(X, T)dX j р(Я, T)dX — интегральный коэффициент

о о

собственного теплового излучения поверхности; р (Я) — спектраль­ная интенсивность солнечного излучения; Тг, Тх —температура по-

РИС. 3.2. Спектральные зависимости коэффициента поглощения идеальной селективной коллекторной поверхности при различной температуре

1 — 600 К; 2 — 500 К; 3 — 400 К; 4 — 350 К верхности и окружающей среды соответственно; р (Я, Т) — спект­ральная интенсивность излучения черного тела при температуре Т.

По табличным данным о спектральной зависимости интенсив­ности теплового излучения черного тела в работе [106] были найдены интегральные значения энергии, излучаемой черным телом при данной температуре. Задаваясь различными значениями Япор, можно затем определить значения є и ас при различной температуре поверхности поглотителя. Подставив полученные значения ас и є в уравнение (3.2), можно получить зависимость т]’ от Япор. Результаты таких расчетов, проведенных в работе [106], представлены на рис. 3.1, из которого видно, что чем ниже темпера­тура поверхности, тем более плавным является изменение Т)’ около Япор. оят и тем, следовательно, менее жесткие требования могут быть предъявлены к оптическим характеристикам селектив­ного покрытия.

От приведенных зависимостей Г)’ от Япор легко перейти к зависимости а (Я) (рис. 3.2).

Полученные результаты расчета спектральных характеристик селективных поверхностей позволяют, зная температурный диапа­зон работы коллектора солнечной радиации, определить оптималь­ную спектральную зависимость коэффициента отражения поверх­ности коллектора.

3.2.