Интегральные коэффициенты ас
н є при комнатной температуре

Интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения <хс и интегральный коэффициент собственного теплового излучения поверхности є при комнатной температуре могут быть определены прямым измерением (с помощью, например, уже упоминавшихся приборов ФМ-63 и ФМ-59) или косвенным методом. В качестве косвенного метода можно использовать измерение коэффициента отражения. Соотношения Кирхгофа для непрозрачных тел [123] дают связь между коэффициентами отражения, поглощения и из­лучения:

єх (^) = ах W = 1 Лх (^)і ех = ах = 1 Лх,

где вх и єх (X) — интегральный угловой и спектральный угловой коэффициенты собственного теплового излучения поверхности; ах и ах (X) — интегральный угловой и спектральный угловой коэф­фициенты поглощения солнечного излучения; Rx и Rx (Я) — ин­тегральный угловой и спектральный угловой коэффициенты от­ражения.

Зная угловой спектральный коэффициент отражения, можно вычислить ах и ех:

оо ОО

ах — ^ ах (X) p(X)dX I ^ р (X,) dX,

о ‘ о

где р (X) — спектральное распределение интенсивности внеат­мосферного солнечного излучения;

ОО оо

ех = 5 Н (Ь) Р (*■> T)dX І ІР (^, Т) dX,

О ‘ О

где р (X, Т) — спектральное распределение интенсивности излуче­ния черного тела. При этом интегралы, которые необходимо вы­числять, имеют следующий общий вид:

ОО ОО 00

м — f(X)p(X, T)dxj^p(X, Т)dX = — LJ /(X)р(X, Т)dX, о и о

где / (X) — функция, в качестве которой в данном случае выбран
коэффициент отражения; F — энергия излучения черного тела.

Для вычислений этот интеграл удобно выразить через функ­цию G (к):

I ^

G (X) = у ^ р (к, Т) dk,

о

откуда

dG = ур (X,, Т) dk

И

1 1

М = J / (X) dG = § g (С) dX.

О О

В работе [41] для такого рода вычислений предложена номо­грамма, абсцисса которой пропорциональна G (к) и, следователь­но, нелинейна по к. Номограмма преобразовывает f (к) в g (G), а площадь, охватываемая нанесенной кривой, равна интегралу М.

Этим методом на основе спектральных кривых отражения (см. рис. 3.13—3.15) были рассчитаны интегральные оптические коэф­фициенты ас и е (при комнатной температуре) разработанных двух — и трехслойных покрытий.

При определении ас для построения номограммы использова­лись данные о спектральном распределении внеатмосферного сол­нечного излучения в интервале 0,22—2,5 мкм из работы [53].

Для определения б при комнатной температуре использова­лись табличные данные о спектральном излучении черного тела, приведенные в работе [41] для интервала 3,5—75 мкм.

Необходимо отметить, что полученный интегральный коэффи­циент е является, по сути дела, угловым коэффициентом £х при угле %, близком к нулю. Другими словами, рассчитан нормаль­ный интегральный коэффициент собственного теплового излуче­ния поверхности, так как в расчетах были использованы спект­ральные кривые отражения, измеренные при направлении падения солнечных лучей, близком к нормали (% ^ 11°).

Данные, полученные в результате непосредственного измере­ния и расчета интегральных коэффициентов при комнатной тем­пературе с помощью номограмм, сведены в табл. 3.8.

Из табл. 3.8 видно хорошее совпадение расчетных значений ас и є с данными, полученными непосредственным измерением этих коэффициентов при комнатной температуре фотометром ФМ-59 и терморадиометром ФМ-63, снабженным золоченой интегри­рующей сферой, позволяющим определить тепловое излучение тел, находящихся при комнатной температуре, в интервале спект­ра 4—40 мкм.

При измерении е терморадиометром ФМ-63 регистрируется излучение поверхности при углах 0—55° от нормали; при этом

Таблица 3.8 Интегральные < тисеские коэффициенты селективных покрытий при комнаткой температуре Покрытие ас Є Расчет H.’iUCj’CIlilC 1’іччет Измерение Двухслойное 0,84 0,83 0,042 0,05 Т рехслойное 0,87 0,9 0,00 0,05

значение коэффициента собственного теплового излучения близко к еп. Увеличение є начинается лишь при углах, больших 70°. Было показано, что для металлов с высокой электропроводностью (низкое значение є), таких, например, как медь, отношение є/,/є„ = =— 1,3 [41].

Для расчета температуры коллекторных поверхностей тепло­вых солнечных установок в том случае, когда Солнце изменяет свое положение по отношению к поверхности, очень ваяшо знать угловую зависимость ас. Для этой цели также может быть при­менен расчет с использованием описанной номограммы, на кото­рую наносятся значения спектральных коэффициентов отражения при разных углах падения солнечного излучения.

Т 1а рис. 3.14 приведены необходимые для расчета спектраль­ные зависимости коэффициента отражения покрытий в области спектра 0,22—1,0 мкм для углов падения света: 11°, 20°, 30°, 40°, 50°, 60°, 70°, 78°. Эти данные были дополнены измерениями отражения в инфракрасной области до X = 2,5 мкм, что позволи­ло охватить всю спектральную область солнечного излучения. Кривые отражения в области 1,0—2,5 мкм были получены на при­боре ИКС-12 с приставкой для измерения зеркального отражения при различных углах падения излучения.

Расчетные значения интегрального коэффициента ас при раз­личных углах падения солнечного излучения приведены в табл. 3.9, из которой видно, что даже при больших углах падения сол­нечной радиации изменение ас сравнительно невелико.

Таблица 3.9 Угловая зависимость ас покрытий 7.e Двухслойное Трехслойное 60 0,78 0,814 70 0,71 0,750 78 од.:) 0,720