用于产热设备的散热围护结构和风力发电机组的制作方法_4

文档序号:9102166阅读:来源:国知局
[0119] ②降低塔筒外综合温度,塔筒外表面采用浅色饰面,减少对太阳辐射吸收,选用特 殊功能涂层材料,对太阳短波辐射的吸收率少而对长波发射率大,降低表面温度。
[0120] ③对塔筒壁西侧、东侧、西南侧、东南侧内壁面采取隔热阻热措施。
[0121] 三、具体实施方案
[0122] 如图1所示,该实施例的用于产热设备的散热围护结构包括限定中间空间的围护 结构本体5,在该中间空间中设有产热设备例如电力传输电缆1和电气设备2 (例如变流 器),在围护结构本体5的内壁上背阴面施加热辐射吸收涂层3。
[0123] 图5表示围护结构外部各方向的综合温度,曲线c4、c5和c6分别表示水平面、东 向垂直面和西向垂直面的综合温度。当围护结构暴露在太阳下时,太阳辐射具有方向性和 时间性,主要集中在水平面(顶面)、东向和西向垂直面。由图5可以看出,经太阳辐射之 后,在正午之后围护结构的顶面、自东至西的阳面温度会大大高于北向的背阴面。
[0124] 本实施例中通过将热辐射吸收涂层3设在围护结构本体5的背阴面,利用了北向 背阴面温度低的特点,开通北侧的散热通道,强化了散热效果。
[0125] 相应地,在围护结构本体5的背阴侧外壁上,与热辐射吸收涂层3相对应地施加红 外高发射率的热辐射散热涂层7,热辐射散热涂层7可由太阳热反射隔热涂料制成,例如现 有的RLHY-A05型热反射隔热涂料。太阳热反射隔热涂料是由空心玻璃微珠和红外发射分 体为主要隔热填料,结合优质无机改性树脂乳液而成的高环保型的反射隔热填料,在基体 表面形成一层致密的真空层,具有高效、薄层、装饰、防水、防火、防腐、绝缘等多种优点,涂 料集反射、福射与空心微珠隔热等功能于一体,能对400~2500nm范围的太阳红外线和紫 外线进行高反射,不让太阳的热量进行累积升温,又能在阴天和夜晚下进行热量辐射散热 降温,降低物体的表面温度,同时在涂料中放入导热系数极低的空心微珠隔绝热能的传递, 即使在大气温度很高时也能隔住外部热量向物体内部传导,三大功效保证了涂刷涂料的物 体降温,确保了物体内部空间能保持恒温的状态。
[0126]如图7所示,表示背阴面热量径向传递示意图。其中,qi,3表示电力传输电缆1与 塔筒5内壁辐射热交换的速率,表示塔筒5背阴面外壁辐射换热速率,示塔筒5 背阴面外壁与塔筒外自然环境中的空气对流换热速率,表示电力传输电缆1周围空 气获得的热流速率。
[0127] 进一步地,在围护结构本体5的阳面内壁上设置第一隔热层4。如图6所示,围护 结构本体5吸收的太阳辐射热在到达第一隔热层4后,因第一隔热层4的热隔离作用阻断 了径向向内传递的路径,而只能沿围护结构本体5的周向和竖直高度方向传递,从而避免 太阳辐射引起围护结构本体5内部温度升高,有利于设置在围护结构本体5内的产热设备 的散热。
[0128] 第一隔热层4可以是用岩棉、微孔硅酸钙、珍珠岩等热绝缘材料制作大的热绝缘 层,它们的热导率处于很低的0. 025~0. 05WAm?K)范围内,能有效阻止热量以热传导的 方式传递到围护结构内部。
[0129] 第一隔热层4也可以为涂覆在围护结构本体5上的红外低发射率的热辐射隔热涂 层。该热辐射隔热涂层可以由包含粘结剂和低发射率功能颜料的热红外低发射率涂料制 成,所述粘结剂包含氯化聚乙烯树脂,所述低发射率功能颜料包含A1粉、Zn粉、Cu粉、Ni粉 或单晶Si。通过围护结构本体5内表面的红外低发射率涂层"阻断"热流沿着径向向内以 热辐射方式传递的通道。
[0130] 在本实施例中,第一隔热层4还可以设置为覆盖在内壁上的辐射屏蔽遮热板,例 如具有红外低发射率、高反射率的铝箱。
[0131] 进一步地,参阅图1,在围护结构本体5的阳面外壁上施加第二隔热层6,本实施例 中,第二隔热层6为热反射隔热涂层。通过热反射隔热涂层阻止围护结构本体5对太阳及 周围环境的热辐射的吸收,降低了围护结构本体5及其内部的温度。
[0132] 图8表示内表面第一隔热层4热源等效单元网络及表面辐射热阻,图中&为围护 结构本体5外壁涂层面积,1\为围护结构本体5外壁涂层温度,e1为围护结构本体5外壁 涂层发射率,口:为围护结构本体5外壁涂层反射率,a1为围护结构本体5外壁涂层吸收 率,q:为太阳和周围环境传递给围护结构本体5的辐射热流,qi^为围护结构本体5内壁涂层 辐射热流,六4为围护结构本体5内壁涂层面积,1\为围护结构本体5内壁涂层温度,e4为 围护结构本体5内壁涂层发射率,〇4为围护结构本体5内壁涂层反射率,a4为围护结构 本体5内壁涂层吸收率。图8中,Eb表示内壁涂层的发射力,对应于内壁涂层的温度,公式 g表示该内壁涂层的表面辐射热阻,从该公式可以看出,作为围护结构本体5内壁涂层 的第一隔热层4的发射率e4越小,其表面辐射热阻越大,隔热效果越好。借助选用低发射 率e4材料,例如发射率e4由0.8降至0.1,表面热阻增加为原来的36倍,降低了涂层表 面有效辐射强度。
[0133] 在其他实施方式中,第二隔热层6也可以像第一隔热层4那样设计为其它形式的 隔热层。
[0134] 下面对热反射隔热涂层的隔热机理和常用材料组成进行详细说明。
[0135] 一、热反射隔热涂层隔热机理
[0136] 太阳光热辐射按照波长不同可划分为3个部分。各部分在总能量中所占的比例是 不同的,见表3。太阳光能量主要集中在400-2500nm的可见光和近红外光区,在波长500nm 时,太阳光热福射最强。从表3可以看出,可见光和近红外光占太阳总福射能量的95%,所 以隔绝了太阳光和近红外光就可以使得太阳辐射下的塔筒、机舱等围护结构的表面温度降 低,降低塔筒、机舱内环境为降低空气温度投入的设备费用。
[0137] 表3太阳光不同波段所占太阳总能量的比例
[0138]
[0139] 在不影响外观的情况下,通过使近红外光反射比最大化可明显降低太阳辐射下塔 筒壁、机舱壁的温度。近红外占太阳辐射总能量的50%,所以,抑制了近红外热辐射,就可以 隔绝大部分热辐射能量。太阳热反射隔热涂层是一种对近红外辐射具有显著反射作用的功 能型涂层,这种涂层一般是将对近红外辐射具有反射功能作用的粒子涂覆到基质上,将太 阳辐射中的近红外反射、散射到外部空间中去,降低热辐射下物体表面及内部环境温度。
[0140] 二,热反射隔热涂层的基本材料组成
[0141] 热反射隔热涂层通常包括树脂和功能填料。树脂一般包括有机硅-丙烯酸树脂、 有机硅-醇酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂或聚氨酯树脂。
[0142] 对于硬质基(金属、墙体等),一般是直接将热反射隔热涂料涂覆在基材表面上 而起隔热作用的,影响涂层隔热性能的主要因素有树脂和功能填料的种类、粒径分布、用量 及涂层厚度。树脂是热反射隔热材料中必不可少的组份,它起着将功能粒子与基质连接起 来的作用。树脂对于功能粒子来说起到一个载体的作用。不同的树脂对涂料的太阳热反 射隔热效果没有太大的影响。但在实际应用过程中,选择树脂时应当考虑选用结构中少含 C-O-C、C= 0、0-H等吸热基团的树脂。表4给出以Ti02为填料,几种不同树脂涂层对太阳 光的吸收率。
[0143] 功能填料是太阳热反射隔热涂层中最主要的组份。常用功能填料有Ti02、ZnO、 BaS04、CaC03、Zn03、滑石粉、高岭土或空心玻璃微珠等,它的主要作用是反射太阳辐射中的 近红外辐射,降低物体表面的热量吸收率。太阳热反射隔热涂层所选择的功能填料的要求 是:对太阳辐射具有高反射率、低吸收率的性质。禁带宽度Eg= 0. 5~1. 8eV的物质吸收 近红外辐射,禁带宽度Eg= 1. 8~3.leV的物质吸收可见光辐射。因此,要避免物体对可 见光和近红外光的吸收,选用的功能填料的禁带宽度Eg应大于3.leV,或者小于0. 5eV。表 5给出几种填料的折光指数(也称为折射率或折光率)和禁带宽度Eg。表6给出了几种白 色粉末填料对近红外辐射的反射率(反射比)。
[0144] 表4几种不同树脂涂层的热吸收率
[0145]
[0146] 表5若干典型填料的折光指数和禁带宽度Eg
[0147]
[0148] 表6几种白色粉末填料对近红外辐射的反射率(反射比)
[0149]
[0150] 由图5可以看出,暴露在太阳下的围护结构,处于水平面中的顶层吸收的太阳热 辐射是最多的,在没有隔热措施的情况下温度也是最高的。为此,如图9和图10所示(图 中%表示太阳辐射热),在一个具体实现方式中,在围护结构本体5的顶层10 (例如机舱顶 壁)内
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