气凝胶中遮光剂的辐射特性计算及优化设计
于海童刘东'段远源王晓东
（1清华大学热科学与动力工程教育部重点实验室，二氧化碳资源化利用与减排技术北京市重点实验室，北京100084）
(2华北电力大学新能源与可再生能源北京市重点实验室，北京102206）
文摘以TiO，微来颗粒为例，计算了不同形状遮光剂颗粒的光学特性，表征形状、尺寸对颗粒光学特性的影响，并考虑实际遮光剂颗粒的粒径分布，计算了不同形状颗粒的平均光学特性。为满足工程需要，针对球形遮光剂，给出了粒径服从对数正态分布律时使材料高温下辐射热导率最小的遮光剂参数优化设计，由此可使 1300K下遮光气凝胶的辐射热导率降低至纯气凝胶的1/10左右。
关键词气凝胶，遮光剂，T矩阵，辐射传热
中图分类号：TB32
D0I:10.3969/j.issn.10072330.2014.01.008
Radiative Properties Calculation and Optimization of Opacifier
ParticlesinAerogel
YUHaitong
LIU Dong
DUAN Yuanyuan'
WANGXiaodong
(1 Key Laboratory for Thermal Science and Power Engineering of MOE, Beijing Key Laboratory for CO,
Utilization and Reduction Technology,Tsinghua University, Beijing 100084)
(2State Key Laboratory of Altemate Electrical Power System With Renewable Energy Sources,North China Electric
Power University, Beijing102206)
AbstractThis work,using TiO, micro particles with different geometries as an example,models opacifier optical parameters'dependence on their shapes and sizes,and computes their average properties according to the actual size distribution. In consideration of industrial applications,this work discusses the optimization of opacifier parameters to minimize high temperature radiative transfer for spherical particle with a log-normal size distribution, achieving an opacified aerogel's radiative conductivity as low as 1/10 the value of pure aerogels.
Key wordsAerogel,Opacifier,T-matrix,Radiative transfer
0引言
气凝胶是人类已知的密度最小、热导率最低的固体材料1-3)，其常温热导率低于20mW/m·K），作为轻质、高性能隔热材料，在航空航天、能源动力、建筑工业等领域有极为重要的应用前景(4-6)。因纯气凝胶本身阻挡1~8μm波段红外热辐射能力差，而在 600~1300K的高温下辐射传热的绝大部分能量集中在这一波段，故辐射传热量会随温度升高而显著增加；为满足高温环境下的隔热需要，在气凝胶中添加对红外光有强散射、吸收能力的遮光剂颗粒，合成气凝胶复合材料：常用遮光剂种类包括炭黑、TiO,、SiC、
收稿日期：20131030
基金项目：国家自然科学基金（51321002）
ZrO,等(7-9](图1)。
（a）块状Sic遮光剂
作者简介：于海童，1991年出生，博士研究生，主要从事领射传热方面的研究。E-mail:yht13@mails，tsinghua.edu.en
宇航材料工艺http://www.yhelgy.com2014年第1期万方数据
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