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首页 >> 毕业论文(设计) >> 文化课毕业论文(设计) >> 太阳光谱选择性吸收薄膜表征和加速老化研究
太阳光谱选择性吸收薄膜表征和加速老化研究
资料类别
  文化课毕业论文(设计)
课程(专业)
  材料工程
关键词
  太阳能|薄膜
适用年级
  大学
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  word
文件大小
  7919K
发布时间
  2017-10-12 15:16:00
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发布人   kj008

 内容简介:
   太阳光谱选择性吸收薄膜表征和加速老化研究,毕业论文,共80页,34831字。
   [论文摘要]
   太阳能集热器是把太阳辐射能转换为某种其他有用能量形式的设备的基本部件,主要用于对水和对空气进行加热。它能捕获入射的太阳辐射,转换成有用的热能,然后用这些能量来加热传热工质。所有这些最好能在成本最低、能量损失最少的情况下完成,而吸热体,也就是我们通常所说的板芯,是太阳能集热器最重要的组成部分之一,吸热体的性能直接决定热水器的性能。为了能够提高效率, ,吸热体需要具有光谱选择性,如最大的光谱吸收率和最小的热发射率。选择性吸收薄膜从1950年开始被广泛研究,应用磁控溅射做出来的吸热体具有很好的光学性能和较长的寿命,但是一个缺点就是成本很高。为了能够对其性价比有一个较为清晰的了解,吸热体的使用寿命成为大家越来越关注的一个问题。吸热体表面材料的光热转换效率、成本、耐久性等是反映吸热体性能的关键指标。如何证明吸热体性价比最好,就需要对材料的耐久性及其在使用条件下的寿命作出一个量化的评价。本文主要针对磁控溅射薄膜工艺制作的薄膜,研究其在不同的环境条件下进行加速老化实验方法的研究及其构件的性能测试等。
   为了研究平板型太阳热水器板芯表面的高温耐久性,结合国外的实验方法及国内的应用特点设计了本实验方法。本方法以板芯表面光学性能的衰减来推断系统的寿命,即在一定的高温实验条件下模拟加速衰减过程,以板芯表面光学性能衰减小于5%作为判断板芯合格的标准。文中选择了三种国内外比较典型的不同材料及膜层结构的磁控溅射样品分别进行了使用寿命、光学性能及微观结构等方面的对比研究。另外,本文对样品进行了0.5%HCl溶液浸泡腐蚀并取得了一定的成果。
   结果显示,如果以国际上对使用寿命的标准要求来对比的话,三种吸热体中国内生产的NiCrNxOy吸收层与NiCrOx减反射层相结合的薄膜高温抗氧化性能和耐盐酸浸泡性能最好,其次是德国的CrxOy吸收层与SnO2透射层相结合的反射-吸收型吸热体,最后是国内的TiNxOy吸收层与TixOy减反层相结合的吸热体薄膜。在高温老化实验中,导致薄膜光学性能衰退的主要是高温氧化作用,而在HCl溶液腐蚀的老化实验中,对光学衰退作出贡献的则主要是H+,反应机理是薄膜中的氧化物以及基材中的铜与H+发生水合反应产生腐蚀,从而导致光学性能的衰退。
   关键词:太阳能,薄膜,吸热体,加速老化,实验程序,服务寿命
  
   目 录
   摘 要 i
   Abstract iii
   目 录 v
   第一章 绪论 1
   1.1 引言 1
   1.2太阳能资源状况 3
   1.3太阳能的利用 4
   1.3.1太阳能利用的历史回顾 4
   1.3.2太阳能的利用方法 5
   1.4 文章结构 5
   第二章 理论背景 7
   2.1 平板型集热器的制作原理 7
   2.2 太阳能和热辐射能 8
   2.3 太阳吸收率和热发射率 9
   2.4 溅射现象 11
   2.5 光谱选择性吸收薄膜 12
   2.5.1光谱选择性吸收薄膜的研究与发展 12
   2.5.2光谱选择性吸收薄膜基本工作原理 13
   2.5.3 光谱选择性吸收薄膜的类型 14
   2.6 薄膜设计方法 18
   2.6.1金属陶瓷结构光谱选择性吸收薄膜的膜系设计 19
   2.6.2 选择性吸收薄膜材料的选择及制备 24
   2.6.3 实验所选吸热体样品的薄膜类型简介 24
   2.6.4 测试表征方法 24
   2.7 本章小节 26
   第三章 加速老化实验设计和过程 27
   3.1 实验理论背景 27
   3.1.1 吸热体表面光学性能及使用寿命要求 27
   3.1.2 老化影响因素 28
   3.1.3实验样本均匀性的要求 28
   3.1.4实验内容 29
   3.2 评定吸热体表面热稳定性的实验 29
   3.2.1 有效服务温度 (Teff) 29
   3.2.2 恒高温实验下的最短可接受失效时间 30
   3.2.3 实验程序 31
   3.3 HCl溶液浸泡实验 33
   3.4 凝露实验和SO2腐蚀实验 33
   3.4.1 凝露实验 33
   3.4.2 SO2大气腐蚀实验 35
   3.5 本章小节 36
   第四章 实验结果 37
   4.1 样品实验前后数码相片 37
   4.2 SEM测试结果 38
   4.3 EDS测试结果 42
   4. 4 光学特征 45
   4.4.1 吸收率横向比较 45
   4.4.2 发射率横向比较 48
   4.4.3 吸收率纵向比较 50
   4.5 加速老化实验结果 51
   4.5.1 热稳定性 52
   4.5.2耐酸腐蚀性 53
   4.5.3 寿命估计中的误差 55
   4.5.4 加速老化实验结果的讨论和总结 55
   4.6 本章小节 57
   结论与展望 58
   结论 58
   展望 59
   参考文献 60

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