ПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ АБСОРБЕРА СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА Российский патент 1995 года по МПК F24J2/48 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным коллекторам, в которых теплоприемный элемент абсорбер выполнен из композиционных материалов.

Теплонагревательные элементы солнечных коллекторов (СК) представляют собой конструктивные элементы, в значительной степени определяющие эффективность утилизации солнечной энергии и трансформации ее в тепло.

Известны СК, в которых абсорберы выполнены в виде металлических трубок. Последние характеризуются хорошими теплопроводными свойствами. Однако им присущ целый ряд недостатков. Из-за постоянного контакта с нагретым теплоносителем они сильно корродируют, что снижает их срок службы. Поверхность металлических трубок не обладает высокими светопоглощающими свойствами, что вынуждает использовать соответствующие красители, что ведет к удорожанию и усложнению производства. Внутренняя поверхность трубок вследствие относительно низких гидрофобных свойств подвержена солевому загрязнению, что приводит к снижению теплопроводности адсорбера и уменьшению диаметра рабочего канала.

Известны СК, в которых абсорбер выполнен экструзией из полимерных композитов на основе термопластов с монодисперсным карбоновым наполнителем. Этот способ позволяет получить материал для абсорбера, содержащий 45 мас. графита, 10 мас. фенолформальдегидной смолы и 45 мас. полиэтилена, обладающий высокими светопропускающими и гидрофобными свойствами и низкой себестоимостью. Однако использование термопластов связано с ограничением области рабочих температур теплоносителя (до 100^оС), что сказывается на надежности СК и ограничивает использование данных адсорберов в СК высокопотенциального тепла. К тому же полимерные материалы, как известно, обладают низким коэффициентом теплопроводности, подвержены термодест- рукции под воздействием ультрафиолетового излучения, а при постоянном контакте с нагретым теплоносителем имеют низкий срок службы.

Для устранения перечисленных недостатков, а также с целью улучшения эксплуатационных характеристики за счет увеличения светопоглощения теплопроводности и гидрофобности предлагается использовать для изготовления абсорберов СК полимерный композит следующего состава, мас.

Углеводородный наполнитель 70-86,5
Фенолформаль- дегидная смола 9,5-17,5
Фторопласт "4" или 4"D" 1,0-6,0 Уротропин 2,5-4,5 Стеариновая кислота 0,5-2,0
Наличие углеродного наполнителя обеспечивает при переработке композиции формирование поверхности с высоким коэффициентом поглощения солнечной радиации.

Наличие фторопласта с повышенными деформационными свойствами обеспечивает при переработке формирование антиадгезионных свойств на теплообменных поверхностях коллекторов, что предохраняет от отложения накипи при эксплуатации. Причем применение фторопласта-4 с хладотекучестью (4Д) обеспечивает экструзию тонкостенных поверхностей (до 2 мм). Уротропин обеспечивает ускорение реакции поликонденсации при отверждении фенолформальдегидной смолы. Стеариновая кислота способствует снижению давления при прессовании указанного композиционного материала (от 600 до 1000 кг/см).

По сравнению с применяемым полимерными материалами для поглотителей предложенный состав имеет высокие показатели теплопроводности, обладает антикоррозионной стойкостью к химическому воздействию, характеризуется малой пористостью материала. Ожидаемый срок эксплуатации до 20 лет.

Способ получения материалов.

Углеродный наполнитель (СТП. 4803-02-005-89) марки ГИ совместно с формальдегидной смолой (СФ-010-18694-80), фторопластом 4 (Гост 10007-80), уротропином (ГОСТ 1381-73) и стеариновой кислотой (ГОСТ 6484-64) загружают в шаровую мельницу и смешивают в течение 1,5-2 ч при нормальных условиях. Далее смесь после выгрузки из шаровой мельницы вальцуют на вальцах при температуре 140-150^оС. После дробления провальцованной смеси получают порошок и прессуют образцы размером 120х10х15 мм при температуре 145±5^оС, удельном давлении 44,1±4,9 МПа и времени выдержки 5±1 мин.

Свойства материалов приведены в таблице.

Наилучшими показателями обладает состав 2.

Данный материал может также с успехом применяться в устройствах триботехники как обладающий высокими антифрикционными свойствами, для изготовления химической аппаратуры как обладающий антикоррозионной стойкостью к химическому воздействию и т.д.

Сущность изобретения: для улучшения эксплуатационных характеристик светопоглощения, теплопроводности, гидрофобности и увеличения срока службы и надежности полимерной композит поглощающего материала содержит, мас. углеродный наполнитель 78; фенолоформальдегидная смола 15; фторопласт 3; уротропин 3; стеариновая кислота 1. 1 табл.

ПОГЛОЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ АБСОРБЕРА СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА, включающий полимерный композит на основе фенолоформальдегидной смолы с углеродным наполнителем, отличающийся тем, что поглощающий материал, изготовляемый прессованием композита, дополнительно содержит в составе полимерного композита фторопласт, уротропин и стеариновую кислоту при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Углеродный наполнитель (графит, кокс, термоантрацит и т.д.) гранулами менее 1000 мкм 70 86,5
Фенолоформальдегидная смола 9,5 17,5
Фторопласт "4" или "4Д" 1 6
Уротропин 2,5 4,5
Стеариновая кислота 0,5 2