Как видно из рис. 3.13, при нанесении каждого нового слоя по­крытия на полированную поверхность медных пластин возрастает селективность поверхности: уменьшается отражение в большей части солнечного спектра и в то же время сохраняется высокое отражение в инфракрасной области спектра.

Коэффициент диффузного отражения для покрытия Ni + ZnS+ + MgF2 равен 7% при Я, — 0,4 мкм, 3% при X = 0,5 мкм, 1% при X = 0,6 мкм и 0,5% при X — 0,8 мкм. Можно считать, что суммар­ные потери солнечного излучения (зеркальное и диффузное от­ражение) составляют в среднем не более 10% в области спектра 0,2—1,5 мкм, что близко по величине к полученному интеграль-

ГИС. "..13. Сиектралмиле зависи­мости коэффпщк’птп отражения по­верхностей

1 — Си;

2 — Си — f — Ni (і ~ 300 А);

3 — Си Н — Ni о ~ 300 А) —ZnS;

4 — Си — f Ni (і ~ 300 A) — f ZnS + MgFj

ному значению ас = 0,9. Возрастание коэффициента диффузного отражения в коротковолновой части спектра объясняется, вероят­но, рассеянием света на дефектах поверхности, оставшихся после механической полировки медных пластин.

Приемники излучения и коллекторные поверхности гелио­установок не всегда снабжаются механизмами слежения за Солн­цем. Поверхности гелиоустановок, воспринимающие солнечное излучение, располагаются под углом 45° от нормали к Земле и направлены на юг или снабжаются ручным приводом, позволяю­щим изменять положение поверхности в какой-либо одной пло­скости. При этих условиях важно знать угловую зависимость спектрального коэффициента отражения в области солнечного спектра, от которой будут зависеть тепловые потери гелиоустано­

вок. Из рис. 3.14 видно, что коэффициент отражения заметно воз­растает лишь при углах падения, больших 50°, что в практике эксплуатации гелиоустановок бывает редко.

Было экспериментально показано, что, изменяя толщину слоев селективного покрытия, можно изменить спектральную зависи­мость коэффициента отражения. Это необходимо, например, при возрастании рабочей температуры коллекторной поверхности, что ведет к увеличению относительной доли теплопотерь излучением в общем тепловом балансе поверхности.

Коэффициент <хс идеальной селективной поверхности при по­вышении температуры значительно уменьшается (0,7—0,8 при 500° С) при є ~ 0 [1421. При этом Япор, где низкое отражение сме­няется па высокое, сдвигается в коротковолновую часть спектра. Разработанные покрытия [143, 149, 154], как видно из рис. 3.15, позволяют это осуществить, уменьшая геометрическую толщину просветляющих пленок.

При исследовании стабильности покрытий учитывалось, что им придется работать как в условиях атмосферы, так и глубокого вакуума.

Медные коллекторные пластины с нанесенными покрытиями помещали в вакуумную камеру, где поддерживали давление по­рядка (1—5)-10~7 мм рт. ст., нагревали излучением вольфрамо­вых спиралей до 250—300° С и выдерживали при такой темпе­ратуре 70—80 ч. Коэффициенты ас и є при этом не изменя­лись.

Для имитации работы в атмосферных условиях покрытия под­вергали длительному облучению ртутно-кварцевой лампой ПРК-7 и ксеноновой лампой ДКСТ-2000 в лаборатории и на воздухе. Длительность испытаний соответствовала пребыванию покрытий на Солнце в течение 500 ч. Коэффициенты ас и е измеряли через каждые 40—50 ч. Покрытия оказались стойкими, и изменений в значениях ас и є не замечено. Кроме того, образцы покрытий, герметично закрытые стеклом, испытывали в естественных усло­виях: около Геленджика и на опытном полигоне Физико-техни­ческого института АН ТССР, недалеко от Ашхабада. При экспо­зиции в течение нескольких лет образцы не изменили своих опти­ческих характеристик.

Для оценки трехслойпых селективных покрытий с интеграль­ными коэффициентами ас = 0,9 и є = 0,05 была рассчитана их эффективность по отношению к идеальной селективной поверхно­сти при температуре 100—500° С для падающего солнечного потока и сконцентрированного в 10 и 100 раз.

Расчетные значения эффективности разработанного трех­слойного покрытия приведены в табл. 3.7, где для сравнения дана эффективность поверхности черного тела при тех же условиях (танже относительно идеальной селективной поверхности).

1 — N і (і « 300 А) Л. ZnS (1 ~ 500 А); 2 — Ni U ~ :«>» А) — ZilS (/ * Огні А);

,5 — Ni (і ~ 300 А) Н — ZnS (1 » 870 А); У — N1 (і =■ оно А) — ZnS (і ~ 50U А) — M-F, (I « 870 А); 2′ — Ni (I а 300 А) + ZnS (/ * «30 А) M? F, (і » 1000 А)

Для однократного и десятикратного солнечных потоков при температуре, близкой к ожидаемой на коллекторной поверхности тепловых солнечных преобразователей (порядка 160—280° С), разработанные покрытия имеют высокую эффективность, что говорит о приближении их оптических параметров к характери­стикам идеальной селективной поверхности. Черная поверхность не может быть использована при этих же условиях, так как ее эффективность или слишком мала при даже является отрицатель­ной величиной, что видно из табл. 3.7.

Эффективность (%) селективных покрытий при различной степени
концентрации солнечного потока

3.5.