《太阳能热利用技术（清华大学）太阳辐射的透过、吸收、反射及光谱选择性材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能热利用技术（清华大学）太阳辐射的透过、吸收、反射及光谱选择性材料（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 0 - F e b - 0 9 1建筑工程学院市政工程系第二章 太阳辐射的透过、吸收、反射 及光谱选择性材料 太阳能热利用 太阳能热利用 太阳能热利用 - F e b - 0 9 22 1 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、吸收和反射透过、吸收和反射现象Q Q 根据能量守恒原理，有： Q = Q + Q + Q 1= Q + Q / Q + Q / - F e b - 0 9 3 吸收率 ：被物体所吸收的辐射能与投射到该物体表明上的总辐射能之比 。 反射率 : 被物体表面所反射的辐射能与投射到该物体表明上的总
2、辐射能之比。 透过率 ：透过物体的辐射能与投射到该物体表明上的总辐射能之比。基本概念2 1 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、 - F e b - 0 9 42 1 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 、太阳能辐射的透过、吸收和反射 + + 1根据能量守恒原理，有： 全透明体： 1 ；黑体 : 1 ； 白体： 1 ； 不透明体： 1 。实际常用的工程材料，大都为 半透明体 半透明体 半透明体 半透明体 或 不透明体 不透明体 不透明体 不透明体 。1=
3、Q / Q + Q / Q + Q / - F e b - 0 9 52 2 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过2 2 1 、射线在不同介质分界面上的入射、折射及反射 根据菲涅耳定律，在介质 1 、 2 的分界面上，界面的一次反射率 为： I I i 2i 1n 2n 1介质1A += )(22 122122 122 ii 式中： i 1 入射角 i 2 折射角 - F e b - 0 9 62 2 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射
4、的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过根据几何光学，入射角与折射角的关系为：2112s i ns i n 1 . 4 5聚氟乙烯 1 . 5 9聚碳酸脂 1 . 5 2 6玻璃 1 . 3 3水 1 . 0 0空气折射指数介质 某些介质在可见光区的折射指数 某些介质在可见光区的折射指数 某些介质在可见光区的折射指数 - F e b - 0 9 72 2 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 当射线以 法
5、线方向入射 法线方向入射 法线方向入射 法线方向入射 时， i 1 i 2 0 ， 有：式中： ( 0) 波长为 的射线，法向入射时的界面一次反射率。 221 21)0( += nn - F e b - 0 9 8I I x i 2i 1d x 2 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过2 2 2 、射线通过半透明介质的吸收与透射 如图所示，波长为 的 太阳辐射通过半透明介质中厚度为 d x 的 薄层后，其辐射强度将减少 d 可以认为， d I 与 d x 及 入射强
6、度 I 的乘积 成正比 成正比 成正比 成正比 ，即 ：=式中， K 为半透明介质的 消光系数， 消光系数， 消光系数， 消光系数， 由介质物性决定 。 - F e b - 0 9 92 2 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 由上式可知： )e = 当光线所经过的 路线长度为 路线长度为 路线长度为 路线长度为 L 时，上式写为 ：)e x p (0 = 式中， I 经过半透明层后，波长为 的太阳辐射强度； 刚进入半透明层时，波长为 的太阳辐射强度； - F e
7、 b - 0 9 1 02 2 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 式中， K 介质的消光系数， m m 1 ； L 射线透过薄层时的路程长度，由下式确定；2c os 光线通过半透明介质的 一次透过率 一次透过率 一次透过率 一次透过率 )e =d 透明层的厚度， m m 。 - F e b - 0 9 1 1 光线通过半透明介质的 一次吸收率 一次吸收率 一次吸收率 一次吸收率 2 2 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射
8、和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 、半透明体对太阳能辐射的吸收、反射和透过 )e 11 0 = = 一次吸收率 一次吸收率 一次吸收率 一次吸收率 及 一次透过率 一次透过率 一次透过率 一次透过率 和用仪器 实际测量出 实际测量出 实际测量出 实际测量出 的吸收率和透过率是不同的。（外界辐射投射在半透明薄层上时，半 透明层的两个面及层的内部将发生复杂的 发射、透射和吸收 发射、透射和吸收 发射、透射和吸收 发射、透射和吸收过程。 - F e b - 0 9 1 22 3 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸
9、收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率1 24 5681 0 1 11 21 49 1 3 1 573 光线透过半透明介质时的实际传播过程 外界辐射投射在半透明薄层上时，将在薄层的 上、下表面 上、下表面 上、下表面 上、下表面 分别 反 反 反 反复发生 复发生 复发生 复发生 反射及透射， 以致无穷 以致无穷 以致无穷 以致无穷 。 - F e b - 0 9 1 32 3 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率基本概念 基本概念 基本概念 基本概念 有效反
10、射率 e : 各反射辐射光线无穷多项辐射强度之和与入射辐射强度之比。 有效透过率 e ： 各透射光线无穷多项辐射强度之和与入射辐射强度之比。 有效吸收率 e ： 半透明介质所吸收的辐射总量与入射辐射强度之比。 - F e b - 0 9 1 42 3 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率1 24 5681 0 1 11 21 49 1 3 1 573 单层半透明介质有效透过率、吸收率及反射率的计算 假设半透明介质的一次透过率、吸收率及反射率分别为 、 及 ， 入射光强度为
11、I ， 则： 点 2 处的 辐射强度 : I 点 3 处的辐射强度 : ( 1 - ) I点 4 处的辐射强度 : ( 1 - ) I 点 5 处的辐射强度 : ( 1 - ) I 点 点 点 点 6 处 处 处 处 的辐射强度 : ( 1 - ) 2 - F e b - 0 9 1 52 3 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率1 24 5681 0 1 11 21 49 1 3 1 573 点 7 处 的 辐射强度 : ( 1 - ) 2 I 点 点 点 点 8 处 处
12、 处 处 的辐射强度 : ( 1 - ) 2 2 I 点 9 处的辐射强度 : ( 1 - ) 2 2 I 点 1 0 处的辐射强度 : ( 1 - ) 2 3 I 点 1 1 处的辐射强度 : ( 1 - ) 3 3 I 点 点 点 点 1 2 处 处 处 处 的辐射强度 : ( 1 - ) 2 2 3 I 点 1 3 处的辐射强度 : ( 1 - ) 3 4 I 点 点 点 点 1 4 处 处 处 处 的辐射强度 : ( 1 - ) 2 3 4 - F e b - 0 9 1 62 3 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 、半透明板的有效透过率、吸收率和反射率 从点 3 点 4 处 的 吸收量为 : ( 1 - ) ( 1 - ) I 从点 9 点 1 0 处的吸收量为 : ( 1 - ) ( 1 - ) 2 2 I从点 5 点 7 处的吸收量为 : ( 1 - ) ( 1 - ) I 从点 1 1 点 1 3 处的吸收量为 : ( 1 - ) ( 1 - ) 3 3 4 56 81 0 1 1 1 2 1 49 1 3 1 - F e b
