【摘要】：中國的太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)近年來呈現(xiàn)出較快的發(fā)展趨勢,太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)在20世紀(jì)90年代就已形成相當(dāng)大的規(guī)模,年增長速度一直保持在20%左右,2009年中國太陽能熱水器產(chǎn)量和保有量分別達(dá)到4200×104m2和14500×104m2。中國太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)可謂一枝獨(dú)秀,占世界總產(chǎn)量的一半以上,太陽能熱水器主要以真空管熱水器為主,但是傳統(tǒng)太陽能熱水器的太陽能利用率比較低,本文針對這種現(xiàn)狀提出了一個能從根本上解決太陽能利用效率低下的問題。 在太陽光譜中可見光的照射下,水分子的吸收頻率為0.1左右,但是在紅外光的照射下水分子的吸收頻率為104～106,如果能把可見光轉(zhuǎn)換為紅外光,利用紅外光來加熱水,其效率應(yīng)該是非常高,其實(shí)際應(yīng)用意義將非常巨大。由于光纖傳輸光能的高效率和染料的波長變換特性,為此我們設(shè)法制造出摻雜染料的聚合物光纖。 本文主要研究了光纖預(yù)制棒及薄片的合成工藝、染料的摻雜濃度及種類分析、光纖拉絲爐的設(shè)計(jì)和制造、光纖和薄片的透射和發(fā)射光譜測試。 我們首先采用本體聚合法來合成PMMA,利用正交設(shè)計(jì)思想去探討影響PMMA合成的主要因素,并且得到一個合適的合成配方和工藝路線。然后再在預(yù)聚合之前向混合溶液中加入不同的微量染料,合成成功后測試其光學(xué)性能。接著我們需要設(shè)計(jì)光纖拉絲系統(tǒng),包括加熱控溫拉絲爐的設(shè)計(jì)和牽引及送棒的機(jī)械運(yùn)動裝置設(shè)計(jì)加工。最后把拉制出的光纖進(jìn)行光譜透射和發(fā)射測試。
【圖文】：

纖采光系統(tǒng)多采用折射光學(xué)系統(tǒng)，其聚光方式分為菲涅耳透鏡聚光和凸透鏡聚采用凹面鏡反射聚光方式采集太陽光時，，反射角度隨著太陽位置的變化而變化，送效率也跟著變化，對于焦距為200mm的凹面反射鏡，其焦斑直徑為10mm，用大直徑的傳光束，對跟蹤太陽精度要求高。菲涅耳透鏡分為線形和環(huán)形兩種，可凸可平，當(dāng)太陽光照射在環(huán)形菲涅耳透鏡上時，菲涅耳透鏡的鋸齒波形條紋左，從而使太陽光聚集在焦點(diǎn)上，如圖1一1所示。對于焦距為220mm的菲涅耳透焦斑直徑為2mm，跟蹤太陽精度要求低[5]。透鏡聚焦太陽光時，對于焦距為330mm的凸透鏡，其焦斑直徑為5mm，跟蹤度要求較高凸透鏡的折射作用可使不同波長的太陽光在光軸上形成不同距離的波長較短的紫外線焦點(diǎn)靠近透鏡，波長較長的紅外線焦點(diǎn)遠(yuǎn)離透鏡。光纖的入射定位在紫外線和紅外線之間的可見光焦點(diǎn)上，可消除對人體傷害的紫外線，如圖示。

太陽光聚光器又稱太陽光采光器、太陽光收集器或集光器，它可分為主動式和被動式。固定不動的被動式太陽光采光傳輸照明是由聚光器、光纖傳光束和照明燈頭組成的，如圖1一3所示[4，5]。主動式聚光器主要包括太陽光跟蹤傳感器、跟蹤控制電路、驅(qū)動電機(jī)和傳動機(jī)構(gòu)，其原理為太陽光跟蹤傳感器探測太陽的位置或首先通過GPS定位，并傳遞信號至跟蹤控制電路，控制電路驅(qū)動電機(jī)，通過機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)帶動聚光器轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn)跟蹤并對準(zhǔn)太陽[6]，如圖1一4所示。j淤漱、氛、洲養(yǎng)沙畔了蒸茸育州{護(hù)呵一赫困腳卜一和一一勺卜戶烹份一~燕繃欲夏氣圖1一3被動式太陽光采光傳輸照明圖1一4聚光器跟蹤太陽示意圖2.3太陽能傳輸系統(tǒng)用光纖種類在太陽能光纖照明系統(tǒng)中，確定光纖照射區(qū)域的照度，就可確定光纖輸出發(fā)光強(qiáng)度，從而確定光纖傳光束直徑、聚光焦點(diǎn)直徑以及聚光器的直徑。如圖1一5為太陽光光纖傳光示意圖。光纖傳光束可在5一 8mm直徑或更大直徑范圍內(nèi)選擇[6]。光纖的傳輸效率是整個光纖傳輸系統(tǒng)的瓶頸，所用光纖種類包括聚合物光纖(POF)、石英光纖、多組分玻璃光纖、液芯光纖和空芯光纖等
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TK51;TN253

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