【doc】新型透明绝热材料的研究.doc

新型透明绝热材料的研究弓2一弓新能源.一1997,19(4).一3234新型透明绝热材料的研究廖华施锋邗;(冉摘要丰文提出了一种用垃璃纤维.1眷蓬明绝热材料的方法.介绍了垃璃奸堆材料和腔粘剂的辩遗情况.分析了垃璃纤维蓬明绝热材料的性能.关键调蓬明绝热材料蚓用0引言透明绝热材料(transparentinsulationmaterial-tim)是透明材料按照特殊结构翩成的既有高的光线透过章同时具有良好保温性能的新型材料,可以广泛应用于目前太阳能光热利用的几乎所有方面,是太阳能集热器提高效率,降低成本,实现产品更新换代的关键因素.透明绝热材料它所具有的高透明度和保温绝热的独特性能.为太阳能集热器的发展开辟了新的用途,为太阳能热利用领域带来了新的生机.目前的透明绝热材料可分为三种类型.第一种是真空透明绝热体lj(transparente-vacuatedinsulation).澳大利亚学者对这种类型中的板式真空间隙绝热透明体进行了系统的研究口,研究结果表明此种结构的透明体材料在抗压能力,支撑结构的热传导及热胀冷缩对密封的影响等方面还存在问题,使这类透明绝热材料仍无法投入使用.第二种是蜂窝结构透明体(honeycombtansparentinsulation),是以方形或圆形截面的结构组成蜂窝状结构的透明体.藩国学者对此种结构的透明体进行了深入细致的研究,获得了日光透过率的实验研究结果,提出了云膏省教妥贾助研究项目.?32?理论分析模型,并获得了此种结构中热量以热辐射,对流换热以及热传导方式传输热量的理论分析模型和实验研究结果.其研究结果表明:此种结构的透明绝热体,其透过率一般可达8o左右,热损失系数仅为1w/(mz?k).但是这种材料成本高昂,商品化材料的成本高达5.0i000美元/m.第三种为整体透明胶体材料口,挪威学者对这类材料做过系统深入的研究.其研究结果表明,此种材料可以大幅度提高集热器的效率,是比较好的透明绝热材料,但是成本十分昂贵,目前还不能大规模应用于太阳能集热器.目前,透明绝热材料都存在着成本高,制备工艺复杂,耐温性能差等问题,从而无法进行批量生产和普及应甩本文从降低空气的对流热损,减少材料的传导热损及提高材料的导光率出发,提出将中空的具有一定内径和壁厚的玻璃纤维按每根竖直的结构来排列t制成新型玻璃纤维透明绝热材料.1玻璃纤维的性能及其制备方法1.1戚璃纤维的性能1,1.1.1物理性能1.1.1.1屯辟玻璃纤维具有独特的光泽.其表面愈光i莉能谭3洁,外形愈接近圆柱形,光泽愈好1.1.1.2_bt玻璃纤维的单位体积重量根据品种的不同而不同,一般在2.42.7g,cm.范围内.1.1.1.3对量牲玻璃纤维具有很好的耐热性.有碱玻璃纤维的软化点为450=c,无碱玻璃纤维的软化点为600700=c.这一性质决定了玻璃纤维在高温下的使用能力.,1.1.1.4-i-挂玻璃纤维是不良导体,在电气工业中做绝缘材料,在织造过程中经摩擦能产生静电,引起纤维分裂起毛,甚至断裂.耐压可达800v/ram.1.1.1.5喊奉车玻璃纤维的吸水率很低,只有0.3.吸湿性的大小取决于玻璃的化学成分和化学稳定性.,1.1.2化学性能1.1.2.1奉对t扦一作用玻璃纤维在热水,高压蒸气等介质中,强度有所下降,降低的程度与玻璃纤维的化学成分有关.1.1.2.2t对t件一咋用无碱玻璃纤维不耐酸,不论其化学成分如何,用酸处理后,所有的成分都溶解,只剩下硅酸骨架.1.1_2.3赢对t扦fl一作用无碱玻璃纤维对碱的稳定性是随着碱含量的增加,稳定性减小.有碱玻璃纤维在碱渡中的化学稳定性比无碱玻璃纤维差.1.1.2.4盛置分对t扦fl一化学矗定挂一影响玻璃成分不同,拉制成的玻璃纤维的化学稳定性也不同.1.2玻璃纤维的制奋制备玻璃纤维,一般是把玻璃球放入白金坩埚内熔化,玻璃液从坩埚底部的漏板孔中流出,形成丝,经过处理后缠在飞速旋转的绕线筒上.也可以在池窑里通过白金潺板直接拉丝,减少成球工序7.我们经过筛选,用于制作透明篼热材料的玻璃纤维是采用玻璃管来拉丝的,要求形成中空的,具有一定内径和壁厚的玻璃纤维.在拉制过程中,尽置使玻璃纤维拉得嘲而光滑.随后切成定长(约22.5cm)的短玻璃纤维,以便用于制备我们的玻璃纤维透明篼热材料.2玻将以上工序制席的定长短玻璃纤维,采用透明度好,粘接强度高韵胶粘剂,接每根直立的形式排列-,粘在平板玻璃上或flon板上,用傲集热器的透明保温材料盖板.用502胶,家用透明胶和高透明的环氧胶傲了实验对比,筛选出高透明环氧腔做胶粘剂,效果较好3玻璃钎维透明绝热材料的性能分析从降低空气的对流热损,减少材料的传导热掼以及提高材料导光率的思想出发,制成中空的具有一定内径和壁厚的新型玻璃纤维透明绝热材料.由于使用了透光率高和具有一定强度的玻璃纤维材料,可以保证具有较高的透光率.经过筛选,使用具有较高透明度和较好粘接强度的透明环氧胶傲粘接剂,对光的透过率不会有大的彩响.玻璃纤维按每根直立的结构排列,能有效地抑制纤维间隙中空气的自然对流,有效降低对流热掼.再者,中空玻璃纤维排列具有一定的疏密度,可以保证热传导损失降低到一定的限度.4玻璃纤维透明绝热材料的应用前景透明绝热材料既具有高的光透过率t又?33?具有良好的慑温绝热性能,可以广泛应用于目前太阳能光热利用的各个领域,是太阳能集热嚣提高效率,降低成本,产品结构一体化及其更新换代的关键材料之一.然而,目前的真空透明绝热体,蜂窝结构透明绝热体,整体透明胶体材料等都由于高昂的成本,复杂的生产工艺及耐热性能等问题,极大地限制了它们的大规模生产及应用.所以,降低成本,箭化工艺过程是制备廉价透明绝热材料的途径,也是为透明绝热材料的大规模生产和应用寻求廉价的材料和简单的工艺条件.玻璃纤维透明绝热材料正是使用透光率高且具有一定强度的廉价玻璃纤维材料,可以降低成本,不必使用昂贵的原材料.通过进一步改进工艺条件,可以避免复杂的工艺过程和复杂的设备.即采甩普通的原材料(玻璃纤维)和简单的工艺过程,可以制作出高性能,低成奉的透明绝热材料,为透明绝热材料的广泛应用和大批量生产打下了良好的基础.参考文献1殷志强.八十年代我国的选择性吸收表面与真空管太阳集热器.中国太阳能学会1991年年会论文集(热利用专集),1991.2collinsre,da/.transparentevacuatedinsu-lation-solarenergy,1992,49(5)-3p1atzerwj.calculationprocedureforcollectorwithahoneycombcoverofrectangulare.1os$section-s.hrenergy,1992,48(6)-4piatzerw.j.totalheattransportdataforpbtiehoneycomb-typestructures.solarenergy,1992,49(5).5nordgtda,a/-modellingofflat-platecollectorsbasedonmonolithicsilicaaeroge1.s.kenergy,1992,49(5).6茆殿宝.玻璃纤维织造.北京:中国建筑工业出版杜,1976.7英洛温斯坦着,南京玻璃纤维工业研究设计硫译.连续玻璃纤维翻造工艺.北京;中国建筑工业出版社,1977.(厦稿1996年9月2日收到)study0fanewtype0ftransparentinsulatl0nmaterlalliaohuashifegl(solar-胁,nmmnormalunh.,crslty,kumm&650092)abstractthispaperh|8put/orwaxdamethodforpreparingtransparentinsulationmaterialbyusingg1assfible.the